국내 연구진, 스마트폰 배터리 사용시간 2배 늘린 기술 개발

포스텍-UNIST 연구팀 상용화기술 개발

국내 연구진이 스마트폰 등에 사용되는 배터리의 충전시간을 대폭 줄이고 사용시간을 2배로 늘리는 기술을 개발했다.

최근 포스텍 화학공학과 이진우 교수, 박사과정 황종국 씨가 UNIST(울산과학기술대) 친환경에너지공학부 이규태 교수팀과 공동으로 리튬이온 배터리의 음극에 사용되는 주석(Sn) 기반의 탄소-실리카 복합체를 합성해 사용시간을 크게 늘리는 기술을 개발했다.

이 기술을 이용하면 리튬이온 배터리 충전이 기존 3~4시간에서 1시간 이내에 가능하고 배터리 사용시간은 2배로 늘어난다.

이러한 연구성과는 미국화학회가 발행하는 나노분야 권위지 'ACS 나노'지를 통해 발표됐다.

연구팀에 따르면 현재 사용중인 배터리는 그라파이트(graphite)라는 물질을 음극으로 사용하고 있으나 상대적으로 용량이 낮은 단점이 있다. 이에 따라 대체물질로 그라파이트에 비해 2배가량 용량이 큰 주석이 주목을 받고 있다.

그러나 주석도 충전이나 방전과정에서 부피가 팽창하거나 수축되면서 전극 구조를 붕괴시키는 단점으로 안정성이 낮고 수명이 짧아 상용화에 어려움을 겪고 있다.

이에 연구팀은 주석을 나노선, 나노입자의 형태로 탄소-실리카 구조체에 가두는 '원-팟(one-pot)' 합성법을 개발해 응용한 결과 전극 특성 저하를 방지하는 것은 물론 성능도 안정적으로 유지된다는 사실을 밝혀냈다.

이 합성법은 배터리 뿐 아니라 촉매 등 다른 신재생에너지로의 활용도 가능할 것으로 전망된다. 이 교수는 "이를 이용해 용량을 최대 10배까지 늘릴 수 있는 배터리 연구를 계속 진행할 계획"이라고 말했다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 '글로벌프론티어 사업', '중견연구자 지원사업'의 지원으로 이뤄진 것이다.

<동아닷컴>