세포 모방 리튬이차전지 개발 가능성 확인

강기석 교수(왼쪽)와 박찬범 교수.

아주경제 이한선 기자= 생체 내 세포 호흡 작용을 모방해 차세대 친환경 리튬 이차전지를 개발할 수 있는 길이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

서울대학교는 강기석 공과대학 재료공학부 교수팀은 박찬범 KAIST 신소재공학과 교수팀과의 공동 연구를 통해 생체 내 세포 호흡 작용을 모방한 차세대 리튬 이차전지용 전극소재 원천기술이 화학분야 세계 최고수준 학술지인 안게반테케미 표지논문으로 선정됐다고 1일 밝혔다.

강 교수 연구팀은 생명체를 이루는 세포의 에너지 대사 활동이 리튬 이차전지의 구동 원리와 유사하다는 사실을 발견하고 대사 활동에서 산화환원에 관여하는 생체 물질을 리튬 이차전지의 전극소재에 적용했다.

세포 호흡 작용 중 미토콘드리아 내에 존재하는 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드(FAD) 분자는 수소 및 전자 전달 작용을 통해 에너지를 전달하는데 연구팀은 이 반응을 이용해 리튬 이차전지에도 에너지를 저장할 수 있다는 것을 보였다.

생체 소재의 단순한 화학적 개질 처리를 통해 전극소재의 용량 및 전압을 효과적으로 변화시킬 수 있어 이차전지의 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 예상된다.

지금까지 고용량, 고출력 용 리튬 이차전지용 양극 소재에는 전이금속을 기반으로 한 금속산화물 등이 이용돼 왔으나 전지 고용량화에 한계가 있고 전지 생산 공정 및 재활용 과정이 환경오염을 유발한다는 단점이 있었다.

이번에 개발된 생체 소재는 친환경적이고 지속가능한 차세대 리튬 이차전지 개발의 새 가능성을 제시했다.

강 교수는 “유기 분자의 화학적 개질에 따라 용량과 전압을 조절할 수 있음을 확인했다”며 “연구내용을 기반으로 국방과학연구소의 개방형 공모과제로 생체 기반 군사용 리튬이차전지 전극 소재 개발을 진행하고 있고 향후 에너지밀도 등이 획기적으로 향상된 군용 리튬이차전지 개발이 가능할 것으로 보인다”고 설명했다.