조청처럼 ‘말랑말랑’…원하는 모양대로 만들 수 있는 리튬전지 개발

글자면 글자, 하트 무늬면 하트 무늬…. 매일 입는 티셔츠는 물론 일상생활에서 사용하는 컵이나 화분 등 다양한 표면 위에 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지를 국내 연구팀이 개발했다. 리튬이온전지란 휴대전화에서 흔히 사용하는 재충전이 가능한 2차 전지다.

이상영 울산과기대(UNIST) 에너지및화학공학부 교수팀은 다양한 표면 위에 얇게 입힐 수 있을 뿐 아니라 휘어지는 리튬이온전지를 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 양극과 음극, 그리고 그 사이의 전해질 물질을 각각 조청과 유사한 점성을 갖도록 만든 뒤 원하는 사물 표면 위에 음극-전해질-양극 순서대로 직접 프린팅했다. 각 소재를 바른 뒤에는 1분 정도 자외선에 노출시켜 단단하게 굳히는 단계를 거쳤다.

머리카락만큼 얇은 두께로 표면 위에 입혀도 전지로서 작동하며, 더 많은 용량이 필요하면 넓은 면적에 입히거나 층층이 만들면 된다.

실험 결과, 지름 5㎜ 막대 위에 반복해 감은 경우에도 성능이 유지됐으며 안정했다. 전해질이 액체 상태가 아닌 고체 상태인 만큼 안전성 면에서 기존 리튬이온전지보다 뛰어난 것으로 확인됐다.

이 교수는 “사물인터넷 상용화의 가장 큰 과제는 배터리 공간의 확보”라며 “일상생활에서 입는 옷이나 사용하는 자재들의 큰 모양 변화 없이도 배터리를 표면에 자연스럽게 부착해 사용할 수 있는 것이 큰 장점”이라고 설명했다.

연구결과는 나노분야 학술지인 ‘나노레터스’ 12일자에 실렸다.

이우상 동아사이언스기자 idol@donga.com