전기자동차 등에 많이 쓰이는 리튬이온배터리 공급이 수요를 따라가지 못하고 있는 가운데, 전남대 연구팀이 차세대 2차전지로 각광을 받고 있는 아연이온배터리의 핵심 물질을 개발하는데 성공했다.

전남대학교 김재국 교수(신소재공학부ㆍ사진)팀은 "고가의 리튬이온배터리를 대체할 차세대 전지개발의 필요성이 강하게 제기되면서 아연이온배터리가 주목을 받아왔는데, 이에 필요한 핵심물질을 개발했다"고 7일 밝혔다.

전남대가 개발한 핵심물질은 차세대 2차전지로 기대를 모으고 있는 아연이온배터리 전극소재다. 아연이온배터리는 싸고 오래갈 것으로 예측돼 많은 연구가 진행되고 있으나 충전이나 방전을 하는 기술이 아직 개발되지 않은 상태다.

전남대는 최근 아연배터리 전극소재의 바나듐계 양극(+) 물질(Na2V6O16ㆍ3H2O)을 독특한 입자형상으로 합성하는 것은 물론 충ㆍ방전 메커니즘까지 규명하는데 성공했다.

해당 연구논문은 세계적인 권위를 인정받고 있는 미국화학학회(ACS)의 학회지 '나노 레터스' 4월호에 게재되기도 했다.

현재 전세계적으로 상용화되고 있는 리튬이온배터리는 전기자동차, 대용량에너지 저장시스템 등 시장은 커졌지만, 정작 원재료인 리튬이 희귀자원으로 취급되는데다, 세계 매장량마저 한계를 드러내면서 가격이 급상승해 리튬이온배터리의 생산, 공급 자체가 수요를 따라가지 못하고 있다.

이 때문에 리튬이온배터리를 대체할 차세대 전지개발의 필요성이 강하게 제기되면서 아연이온배터리가 주목을 받아왔는데, 전남대가 이에 필요한 핵심 물질을 개발한 것이다. 이와함께 연구팀은 아연이온배터리 이외에 차세대 전지로 주목되고 있는 소듐이온배터리에 사용되고 있는 소재를 아연이온배터리의 양극(+) 소재로 적용하는데도 성공해, 지금까지 연구된 아연이온배터리의 성능을 한 단계 상승시키는데도 기여했다는 평가를 받고 있다.

이밖에도 연구팀은 배터리 충ㆍ방전 과정에서 발생하는 전하수송체의 이동을 '포항가속기'를 이용해 규명하고, 이에 따른 구조적 변화를 증명해 연구에 대한 신뢰도를 높인 상태다.

전남대가 개발한 양극(+) 활물질에 이어 음극, 전해질 등 관련 물질의 개발이 이어질 경우 빠르면 5년 내에 아연이온배터리가 생산될 전망이다.

김 교수는 "이번 연구결과로 그간 정체됐던 차세대 2차전지 개발시장에 활력을 불어넣을 수 있게 됐다"며 "정부의 전략과제후속연구 지원으로 이뤄진 이번 성과를 바탕으로, 신규 기능성 소재 발굴에 더욱 힘쓰겠다"고 말했다.

노병하 기자 bhro@jnilbo.com