원자력연, 전자빔 활용 배터리 대량생산 '원팟' 기술 개발

"폭발·화재 위험 적고, 생산 단가 낮춰 빠른 상용화 가능"

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 전기차·휴대전화 등에 흔히 사용되는 리튬이온 배터리의 액체전해질은 화재·폭발 위험이 있는 인화성 물질로, 현재 세계적으로 액체를 포함하지 않는 배터리 개발 경쟁이 치열하다.

'꿈의 배터리'로 불리는 '전고체 배터리'는 전해질이 고체라서 안전성이 높지만 이온전도도가 낮아 효율성이 떨어지고, 가격도 비싸 상용화까지는 시간이 꽤 걸릴 전망이다.

액체와 고체 사이 '반고체 배터리'는 상대적으로 안전하지만, 겔 타입 전해질을 만들려면 화학 물질이나 열처리가 필요한데 이들은 배터리 성능을 약화시킬 수 있다.

이와 관련, 국내 연구진이 방사선 기술을 활용해 안전하고 경제적인 반고체 배터리 생산 공정을 개발했다.

한국원자력연구원 최은영 박사팀은 전자빔을 이용해 반고체 배터리를 한 번에 대량 생산하는 '원팟'(one-pot) 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

방사선의 일종인 전자빔을 액체에 쬐면 액체가 반고체 형태로 변하는데 기존 공정으로는 생산량 확대에 한계가 있고, 전자빔 설비의 높은 가격으로 경제성이 부족하다는 평가가 많았다.

연구진은 경제성을 높이기 위해 대량 생산 공정을 개발하는 데 주목했다.

먼저 전자빔을 조사할 때 배터리 내부 재료들이 받는 영향을 각각 분석해 최적의 조사선량을 도출했다.

기존 상용화된 액체 전해질의 파우치형 배터리를 쌓아 올린 뒤 최적화된 선량만큼 전자빔을 조사해 한 번에 대량 생산할 수 있는 원팟 공정을 개발했다.

이 공정으로 기존 액체 전해질 배터리와 유사한 성능의 반고체 배터리를 한 번에 7개까지 생산할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 "전자빔은 조사 시간이 수 분 이내로 짧아 컨베이어 벨트 방식으로 빠르게 대량 생산할 수 있다"며 "이번 기술을 고용량 배터리 생산 과정에 적용하고, 상용화를 위한 공정 최적화를 진행할 예정"이라고 말했다.

이번 연구에는 포항공과대 화학과 박수진 교수팀, 전자빔 이용 신소재 전문 기업인 제브가 공동으로 참여했다.

kjunho@yna.co.kr

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