광합성 반응을 모사한 차세대 전지 기술이 개발됐습니다. 숙명여자대학교의 류원희 교수와 UNIST의 류정기 교수 공동연구팀이 인공광합성 촉매를 적용하여 리튬공기전지용 촉매 시스템을 개발했다는 소식입니다.
리튬이온전지는 현재 여러 분야에서 사용되고 있습니다. 그러나 전기자동차 등에 사용하기엔 아직 한계를 가지고 있죠. 현재 상용되는 리튬이온전지로는 전기자동차의 주행거리가 200~300km 내외에 그칩니다. 한 번 충전으로 서울에서 부산까지 가기가 어렵죠.
반면 이번에 개발된 리튬공기전지는 리튬이온전지보다 에너지밀도가 2~3배 높으며, 전기자동차가 500km 이상 장거리 운행할 수 있을 것으로 기대됩니다.
그러나 리튬공기전지는 구동할 때의 생성물로 인해 전지의 수명이 저하되는 한계가 있었습니다. 리튬공기전지의 성능을 향상시키기 위해서 고효율 촉매가 도입되어야 하며, 전기자동차의 대중화를 위해 촉매는 친환경적이고 저렴해야 합니다.
연구진은 기존 인공광합성 기술에서 물 분해에 사용되는 촉매 물질을 리튬공기전지에 도입했습니다. 리튬공기전지 내부의 전해액에 폴리옥소메탈레이트(Polyoxometalate, POM)라는 촉매를 이용해 전기화학적인 반응을 촉진시키고 용량과 수명을 크게 향상시켰다고 합니다.
또한 촉매인 폴리옥소메탈레이트는 형광등과 같은 생활의 빛에서 촉매 활성을 잃어버린다는 사실을 밝혀냈습니다. 이 독특한 특성을 활용하면 빛으로 촉매 활성을 자유롭게 켜고 끄는 '광 스위치'로 발전시킬 수 있습니다.
류원희 교수는 "이 연구는 기초화학과 에너지·환경공학이 결합한 융합연구로, 자연광합성을 모사한 인공광합성 기술이 신개념 전지기술로 적용될 수 있는 교두보를 마련했다"며, "리튬공기전지 기반의 전기자동차 상용화에 도움을 줄 것으로 기대된다"고 연구 의의를 설명했습니다.
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