KIST, 웨어러블 배터리 한계 극복…성능·내구성 동시 개선

소량 첨가제 섞어 성능 17배 높인 섬유형 저장장치 개발

소량 첨가제 섞어 이온전도도 높인 고분자 전해질 개발 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 착용형(웨어러블) 전자기기에 쓰이는 섬유형 에너지 저장장치의 성능을 소량의 첨가제만으로도 늘리는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 기능성복합소재연구센터 김남동 책임연구원과 주용호 선임연구원 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 이진우 교수 연구팀과 공동으로 소량의 첨가제로 이온전도도를 크게 높인 고분자 전해질을 개발했다고 3일 밝혔다.

기존 고분자 기반 고체 전해질은 자유롭게 구부릴 수 있는 특성으로 섬유 형태로 만든 에너지 저장장치로 주목받고 있으나 이온전도도가 낮아 실제 활용이 어려운 게 문제였다.

이에 연구팀은 자유전자 구조를 안정적으로 유지하면서도 외부 자극에는 민감하게 반응하는 '4-하이드록시 템포'(HyTEMPO)라는 유기 분자를 활용하는 기술을 개발했다.

이 유기 분자를 고체 전해질에 첨가하자 고체 상태에서도 고분자 내부에서 막힌 길을 뚫어주는 고속도로처럼 작용해 이온이 빠르게 흐를 수 있게 해줘 이온 전도도가 기존 대비 17배 늘어난 ㎝당 3.2mS(밀리지멘스, 전기 전도도 단위)로 늘어났다고 연구팀은 설명했다.

또 이온 이동뿐 아니라 에너지를 저장하고 내보내는 성능까지 함께 개선해 섬유 형태 전극만으로 에너지 저장장치를 만들 수 있음을 보였다고 연구팀은 덧붙였다.

여기에 실험에서 8천번 이상 구부려도 성능이 91% 수준을 유지했으며 매듭을 지어도 성능이 변하지 않는 것을 연구팀은 확인했다.

김 책임연구원은 "복잡한 공정 없이 간단한 첨가만으로 이온전도도를 획기적으로 향상할 수 있었다"며 "이번 연구는 유연하고 안전한 고체전해질 기반 에너지 저장장치 산업 발전에 기여할 수 있는 원천 기술로 자리매김할 것"이라고 말했다.

shjo@yna.co.kr

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