국내 연구진, 웨어러블용 전지 'Upgrade'
국내 연구진, 웨어러블용 전지 'Upgrade'
  • 박연수
  • 승인 2018.03.27 20:00
  • 조회수 1509
  • 댓글 0
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4차 산업혁명 시대 진입과 함께 빠르게 성장하는 웨어러블 전자제품. 중요한 건 전지 기술인데요. 웨어러블 전지에 필요한 특성은 기본적으로 상당히 높은 수준의 에너지 밀도와 출력 특성입니다. 또한, 의복과 동일하게 신축성과 유연성도 좋아야 합니다. 세탁이 가능해야 하고 불이 나서도 안 되죠.

 

웨어러블 기기! 앞으로는 옷도 가능해질거에요! 출처: fotolia
웨어러블 기기! 앞으로는 옷도 가능해질 거에요! 출처: fotolia

최근 국내 연구진이 섬유실 내부에 액상의 전극 물질을 주입해 기존 섬유제품과 동일한 기계적 특성을 지니고 있으면서도 전기 에너지를 저장할 수 있는 신개념의 전지기술을 발표했습니다. 이 연구 결과는 화학, 물리 분야 국제 학술지 <Advanced Energy Materials>에 게재됐습니다.

 

케이블 모양의 갈륨-인듐 액체금속
케이블 모양의 갈륨-인듐 액체금속. 출처: KIST

한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 이중기, 유계성 박사 연구팀이 세계 최초로 상온에서 액체 상태로 존재하는 갈륨(Ga)/인듐(In) 공융화합물을 사용한 전지를 개발했습니다. 기존 금속-공기전지보다 2배 이상 출력이 가능합니다. 다양한 모양으로 만들 수도 있죠. 금속-공기전지는 양극에 공기 중의 산소를 사용한 차세대 전지인데요. 가볍고 에너지 밀도가 높다고 합니다.

 

기존의 유연하다고 평가를 받았던 금속공기전극들은 얇은 와이어/시트 형태, 스프링모양의 구조 혹은 신축성이 있는 기재 사이에 단위 전지셀을 배치한 형태였습니다. 또한 표면에 전극층을 코팅해 옷감의 직물구조처럼 엮거나 꼬아서 유연성과 신축성을 확보할 수 있도록 고안했죠. 그러나 일반적으로 사용되는 섬유만큼의 유연성과 신축성을 확보하기에는 한계가 있었습니다.

 

기존 금속공기전지와 이번 연구 액체금속공기전지 유연성, 신축성 및 성능 비교. 출처: KIST
기존 금속공기전지와 이번 연구 액체금속공기전지 유연성, 신축성 및 성능 비교. 출처: KIST

KIST 이중기 박사팀이 발명한 제품은 웨어러블용 전기저장장치인데요. 기존의 알루미늄, 아연에 기반한 공기전지에 비해 에너지 밀도가 높고, 수축 복원력과 구부림 특성에서 기존 고체 재료와 차원이 다르면서도 안전한 공융액체 금속공기전지 기술입니다.

 

이중기 박사는 <이웃집과학자>와의 인터뷰에서 "공정이 매우 간단합니다. 주사기로 주입하면 됩니다"라고 설명했습니다. 또한 "이 전지는 지금까지 나온 유연한 전지 중에 가장 유연한 형태"라고 설명했습니다. 어떤 모양이든 변형이 가능하다고 합니다. 
 

갈륨 인듐 액체금속 공기배터리 성능. 출처: KIST
갈륨 인듐 액체금속 공기배터리 성능. 출처: KIST

연구진이 개발한 갈륨/인듐 공융액체금속공기 전지는 신축성과 유연성이 아주 우수했다고 합니다. 용량도 크고 출력도 셌다고 해요.

 

이중기 박사는 <이웃집과학자>와의 인터뷰에서 "상용화까지는 제반 기술만 받쳐주면 문제가 없다"며 "특허 출현까지 완료된 상태"라고 말했습니다. 또한, "앞으로 비용을 줄일 수 있는 방향에 대해 연구할 계획"이라고 밝혔습니다.  



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