영남대, 전기차용 리튬황 배터리 성능 향상 기술 개발

영남대학교(총장 최외출)는 유기수 기계공학부 교수 연구팀이 전기차에 활용 가능한 리튬황(Lithium-Sulfur) 배터리 성능향상 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 기존 배터리보다 주행거리를 대폭 늘리고, 가격을 획기적으로 낮출 수 있는 기술로 평가받는다.

리튬황 배터리는 기존 리튬이온 배터리에 비해 많은 에너지를 저장할 수 있는 장점이 있다. 리튬이온 배터리는 양극재로 니켈·코발트·망간·알루미늄 산화물을 사용하지만, 리튬황 배터리는 상대적으로 가벼운 황을 양극재로 사용한다.

리튬황 배터리 성능향상 기술을 개발한 유기수 영남대학교 기계공학부 교수(오른쪽)와 샤오웨이 연구원

특히, 황은 자연계에서 쉽게 얻을 수 있는 물질로 저렴할 뿐만 아니라 친환경적이다. 하지만 리튬황 배터리는 충방전 수명이 짧고, 낮은 출력으로 전기차, 도심항공교통(UAM)과 같은 고출력이 필요한 곳에 적용하기가 어려웠다.

연구팀은 바나딜에틸렌글리코산 유기-무기 하이브리드 구조체를 이용해 리튬황 배터리의 장주기 충방전 수명 증대와 함께 출력 성능까지 높일 수 있는 기술을 개발했다. 리튬황 배터리는 제조 공정상 유해 독성 중금속을 포함하지 않기 때문에 생산, 사용 및 폐기 과정에서 잠재적인 환경 문제를 줄일 수 있다. 양극재의 효율적인 회수 및 재사용이 가능해 지속가능한 순환경제에도 기여할 수 있다.

유기수 교수는 “배터리팩에 대한 기계·전기적 거동을 정확히 이해하고 신뢰성과 안전성이 높은 시스템을 구성하기 위해서는 배터리 셀 단위의 전기화학적 분석과 물질 및 재료의 특성 파악이 우선 되어야 한다”면서 “고용량·고출력을 가지는 차세대 배터리에 대한 재료와 물질에 대한 기초연구를 수행함과 동시에 산업적 활용성을 높일 수 있는 모듈·팩 시스템 연계 연구를 지속해 나갈 계획”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 4단계 BK21사업 지원을 받아 수행되었으며, 영남대 대학원 기계공학부 박사과정에 재학 중인 샤오웨이(Xiao Wei) 씨가 제1저자, 유기수 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 최근 나노기술 분야 세계적 학술지 '스몰(Small)'에 게재됐다.

대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com