한국해양대, 값싸고 안전한 금속-탄소 복합체 배터리 제조법 개발

[테크월드=김경한 기자] 금속-탄소 복합체는 얇고 선명한 화면을 만들 수 있는 강점에도 불구하고, 제작 비용이 높고 금속을 얻기 위해 가스 형태의 위험한 전구체를 사용해야 하는 어려움이 있었다. 그런데 국내 연구진이 비용과 안전 문제를 동시에 해결하는 기술을 개발해 화제다. 

한국해양대학교 강준 교수 연구팀은 상온에서 액체 상태의 유기용매를 사용해 안전하고, 탄소를 주성분으로 하는 소재보다 성능이 우수한 금속-탄소 복합체 제조법을 개발하는 데 성공했다. 연구팀은 금속 전구체와 물질을 유기용매에 첨가한 후 한 쌍의 금속와이어를 혼합된 유기용매에 배치했다. 이 금속와이어 사이에 펄스화된 바이폴라 직류전원을 인가해 ‘플라즈마 방전’을 발생시킴으로써 금속-탄소 복합체를 제조했다. 

강준 교수는 “플라즈마 방전을 통해 금속원자를 탄소지지체에 도핑하면, 금속 원자가 장시간 안정적으로 열화되지 않고 높은 성능을 발휘할 수 있다. 또한 위험한 가스 형태의 물질을 사용하는 기존의 방법보다 안전하고, 매우 작은 금속을 계속적으로 얻을 수 있다는 장점이 있다”며 “이 제조법을 통해 유기용매에 포함된 탄소가 폴리머화(Polymerization)를 일으키면 초 미세 금속원자가 삽입된 복합체를 제작할 수 있다”고 말했다.

연구팀이 개발한 기술을 이용하면 리튬 이온 전지를 사용할 때 충전과 방전을 반복하는 과정에서 부피가 커지는 문제를 막을 수 있어 전지의 성능을 높일 수 있다. 특히 리튬 이온 전지의 대체재인 나트륨 이온 전지를 안전하고 저렴하게 개발할 수 있기 때문에 다양한 소재의 생산을 촉진해 새로운 응용 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 리튬 이온 전지가 현재 에너지 저장용량의 한계와 ESS 등의 발화 문제로 어려움을 겪는 만큼, 금속-탄소 복합체가 앞으로 값싸고 에너지 효율 높은 에너지공급원으로 자리잡아 국내 이차 전지 산업에 새로운 활력을 불어넣길 바라본다.