서울대학교와 카이스트(KAIST) 공동연구진이 인간의 세포를 모방한 차세대 친환경 리튬 이차전지 기술을 개발했다.

1일 서울대에 따르면 서울대 공과대학 재료공학부 강기석 교수팀은 카이스트 신소재공학과 박찬범 교수팀과의 공동연구에서 생체 내 세포 호흡 작용을 모방한 차세대 리튬 이차전지용 전극소재의 원천기술을 개발했다.

이 연구는 최근 화학분야 세계 최고수준 학술지인 안게반테케미의 표지논문으로 선정됐다.

연구팀은 생명체를 이루는 세포의 에너지 대사 활동이 리튬 이차전지의 구동 원리와 매우 유사하다는 사실에 착안해 연구를 진행했다. 대사 활동의 산화 환원에 관여하는 생체 물질을 리튬 이차전지의 전극소재에 적용한 것이다.

세포 호흡 작용에서 미토콘드리아 안에 존재하는 '플라빈 아데닌 디뉴클레오티드'(FAD) 분자는 수소와 전자 전달 작용을 통해 에너지를 전달한다. 연구팀은 이 반응을 이용해 리튬 이차전지에서도 에너지를 저장할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

이 기술을 적용하면 생체 소재의 단순한 화학적 처리를 통해 전극소재의 용량과 전압을 효과적으로 변화시키고, 이차전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

기존 고용량·고출력 리튬 이차전지용 양극 소재에 이용된 금속산화물은 전지를 고용량화하는데 한계가 있고 공정 과정에서 환경오염을 유발했지만, 이번에 개발한 생체 소재는 친환경적이며 지속 가능한 이차전지 개발의 가능성을 제시했다.

강 교수는 "이번 연구내용을 바탕으로 국방과학연구소의 개방형 공모과제인 '생체 기반 군사용 리튬이차전지 전극 소재 개발'을 진행하고 있다"며 "앞으로 에너지밀도 등이 획기적으로 향상된 군용 리튬이차전지를 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구는 산업통상자원부 '에너지 미래선도인력 양성' 사업의 지원을 받아 수행됐다.