'오래 가는 배터리 나오나'..UNIST '해수전지' 부품 안정성 규명

구미현 입력 2021. 1. 13. 12:01
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국내 차세대 친환경 배터리인 '해수전지' 연구를 선도하고 있는 UNIST(울산과학기술원)가 안정성을 입증하는 연구 결과를 연이어 발표해 주목받고 있다.

UNIST는 이현욱·김영식·곽상규 교수 연구팀이 차세대 친환경 배터리인 해수전지에 쓰이는 고체전해질의 정적· 동적 안정성을 2건의 개별 연구를 통해 검증했다고 13일 밝혔다.

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고체전해질 실사용 환경에 노출 시켜 안정성 입증
재료분야 국제학술지 잇단 게재 학계 '주목'
[울산=뉴시스] 구미현 기자 = UNIST는 에너지화학공학과의 이현욱·김영식· 곽상규 교수팀이 해수전지의 핵심 부품인 고체전해질의 안정성을 입증한 연구 결과를 두 건의 논문에 연이어 발표했다고 13일 밝혔다. 사진은 이현욱·김영식·곽상규 교수(왼쪽부터) 2021.01.13. (사진=UNIST 제공)photo@newsis.com


[울산=뉴시스]구미현 기자 = 국내 차세대 친환경 배터리인 '해수전지' 연구를 선도하고 있는 UNIST(울산과학기술원)가 안정성을 입증하는 연구 결과를 연이어 발표해 주목받고 있다.

UNIST는 이현욱·김영식·곽상규 교수 연구팀이 차세대 친환경 배터리인 해수전지에 쓰이는 고체전해질의 정적· 동적 안정성을 2건의 개별 연구를 통해 검증했다고 13일 밝혔다.

연구진은 고체전해질 소재를 실제 해수전지에 쓰이는 '펠렛'(Pellet·가루를 뭉친 얇은 덩어리)형태로 제작한 뒤 이를 바닷물에 노출시키거나 충·방전과 같은 동적 변화에 노출시켜 해수전지용 고체전해질의 안정성을 입증했다.

연구진은 "이번 연구로 해수전지에 쓰이는 고체전해질의 안정성을 실제 구동 환경에서 입증했을 뿐만 아니라 충·방전 상황에서 발생하는 전기화학적 반응을 밝혔다"며 "이는 향후 새로운 해수전지용 고체전해질 개발의 길잡이 역할을 할 수 있을 것"이라고 기대했다.

고체전해질은 바닷물로부터 전극을 보호하고 바닷물 속 나트륨 이온만을 선택적통과 시키는 '필터' 역할을 하는 해수전지의 핵심부품이다. 하지만 아직까지 해수전지 고체전해질의 안정성을 실제 구동 환경에서 살펴본 사례는 없었다.

연구 결과 고체 전해질은 순수한 물(증류수)보다 오히려 다양한 이온이 공존하는 바닷물에서 더 안정한 것으로 나타났다.
이온 농도차로 인해 고체전해질 구성 성분이 밖으로 흘러나오는 반응이 억제 된 것이다.

이와 더불어 연구진은 해수전지가 충전과 방전을 하는 동적 상황에서 고체전해질과 해수면 사이(계면)에 일어나는 반응 또한 밝혔다. 전지의 안정성을 높이기 위해서는 각 구성 요소의 경계면에서 일어나는 여러 화학 반응과 그 원인을 밝히는 것이 중요하다.

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = UNIST는 에너지화학공학과의 이현욱·김영식· 곽상규 교수팀이 해수전지의 핵심 부품인 고체전해질의 안정성을 입증한 연구 결과를 두 건의 논문에 연이어 발표했다고 13일 밝혔다. 동적안정성(충방전) 평가를 통해 구조변형 원인을 규명한 연구그림. 2021.01.13. (사진=UNIST 제공)photo@newsis.com


이현욱 교수는 "이번 연구는 화학적으로 더 안정한 고체전해질을 개발하는 데 필요한 선행 연구로서 가치가 크다"며 "해수전지에서 핵심적 역할을 하는 고체전해질의 안정성과 신뢰도를 높여, 더 오래 쓸 수 있는 해수전지를 개발하는 데 도움이 될 것"이라고 설명했다.

두 논문의 공동 1저자인 이찬희 UNIST 에너지공학과 박사과정 연구원은 현재 한국에너지기술평가원에서 제공하는 '글로벌 혁신 인재 양성 프로그램'을 통해 美조지아 공과대학에서 연구를 진행하고 있다. 이번 연구는 이찬희 연구원이 매튜맥도웰(Matthew McDowell) 조지아 공과대학 기계공학과 교수와 협업으로 이룬 성과이다.

연구 결과는 재료분야 국제학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A (Journal of Materials Chemistry A)'와 '케미스트리 오브 머티리얼즈 (Chemistry of Materials)'에 각각 지난해 10월 1일과 12월 29일에 게재됐다.

연구수행은 한국연구재단, 한국에너지기술평가원 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

☞공감언론 뉴시스 gorgeouskoo@newsis.com

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