▲나무를 원료로 활용해 자유롭게 휘어지는 배터리를 만들 수 있는 원천기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다. (사진=산림청)

산림청 국립산림과학원(원장 윤영균)은 울산과학기술대학교와 공동 연구로 나무에서 추출한 셀룰로오스로 만든 나노종이 분리막과 전극을 이용, 종이처럼 휘어지는 배터리 '플렉시블 종이 리튬이온전지'를 만드는 원천기술을 세계 최초로 확보했다고 30일 밝혔다.

공동 연구팀은 이번 연구에서 종이의 원료인 셀룰로오스의 입자를 나노 크기로 분쇄해 제작된 다공성이 유연한 나노종이로 리튬이온전지의 음극(-)과 양극(+)을 나누는 얇은 막인 분리막을 개발, 기존 플리스틱 분리막을 대신했다.

또 나무에서 추출한 종이 분리막과 전극을 일체화시켜 형태변형이 자유로운 배터리를 확보했다.

연구팀에 따르면 기존 플라스틱 분리막을 대신해 나무서 추출한 나노종이 분리막을 활용하면 전극(+-) 간 계면이 매우 안정적이고 우수한 기계적 물성 확보가 가능하다.

특히 전지의 형태 변형으로부터 유발될 수 있는 전지 발화 및 폭발 등이 억제되고 전지 성능도 일정히 유지돼 이 기술은 여러 전기화학 소자로 다양하게 활용할 수 있다.

기존의 리튬이온전지는 음극과 양극에 들어가는 바인더(Binder, 접착제)가 전극의 전자전도도뿐만 아니라 에너지 밀도까지 감소시켜 물리적 유연성이 매우 부족하고 생산비용도 많이 드는 단점이 있었다.

이번 연구성과는 나노 분야의 세계적 학술지인 '나노 레터스(Nano Letters)' 인터넷 판에 지난 9월16일 게재됐다.

산림과학원 이선영 박사는 "플렉시블 종이 리튬이온전지의 나노종이 전극 일체형 분리막은 나무에서 얻은 천연재료로 기존 이온전지의 분리막 소재인 다공성 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 전극을 완전히 대체할 수 있는 원천 기술"이라고 설명했다.

울산과기대 이상영 교수도 "전지의 형태 변형으로부터 유발될 수 있는 전지 발화 및 폭발 등의 위험을 억제시켰다"면서 "상용화할 수 있는 공동 연구도 계속 추진할 계획"이라고 밝혔다.


이경호 기자

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