표준연 '배터리 폭발 걱정 그만' 전고제전치 상용화 한 걸음 더

  • 경제/과학
  • 대덕특구

표준연 '배터리 폭발 걱정 그만' 전고제전치 상용화 한 걸음 더

백승욱 박사팀, 초고밀도 대면적 고체전해질막 구현
모분발 없이 세계 최고 밀도 달성, 단가는 10분의 1

  • 승인 2026-01-07 17:23
  • 신문게재 2026-01-08 6면
  • 임효인 기자임효인 기자
[사진4] 산화물계 고체전해질막 핵심 소재 기술 개발 연구진
산화물계 고체전해질막 핵심 소재 기술을 개발한 표준연 연구진. 표준연 제공
전기차 등에 사용되는 리튬이온전지 폭발 사고가 잇따르는 가운데 국내 연구진이 화재와 폭발 위험을 원천 차단한 차세대 배터리 상용화 핵심 기술을 개발했다. 불이 붙지 않는 고체전해질을 적용한 '전고체전지'로, 기존 생산 단가 대비 10분의 1 수준 경쟁력을 갖췄다.

한국표준과학연구원(KRISS·이하 표준연)은 첨단소재측정그룹 백승욱 책임연구원 연구팀이 고체전해질 분말에 다기능성 화합물을 코팅하는 방식을 적용한 초고밀도의 대면적 고체전해질막을 구현하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

전기차나 에너지저장장치(ESS) 등에 사용되는 리튬이온 이차전지는 액체 전해질을 사용하는데, 화재와 폭발에 취약하고 한 번 불이 붙으면 진압이 어려운 문제가 있다. 표준연 연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 액체 전해질 대신 불이 붙지 않는 고체전해질을 적용한 배터리 기술을 연구했다. 연구팀이 집중한 산화물계 전고체전지는 에너지 밀도가 높고 황화물계와 달리 독성 가스 유출 위험이 없어 가장 안전한 차세대 배터리로 주목받고 있다.

산화물계 전고체전지는 주로 가넷계 고체전해질을 소재로 활용하는데, 뛰어난 이온전도도와 화학적 안정성을 갖춘 반면 한계가 있었다. 소재 특성상 고성능 전해질막을 만들기 위해 1000도 이상의 초고온에서 분말을 압착하는 소결 과정이 필요한데, 소결 과정에서 고체전해질막의 핵심 성분인 리튬 원소가 휘발되는 것이다.

이를 막기 위해 기존엔 모분말(Mother-powder)이라는 대량의 리튬전해질 소재로 전해질막을 두껍게 덮어 보호하는 방식을 사용했다. 그러나 소결 후 일회성으로 버려지는 모분말의 양이 제조하는 전해질막보다 10배 이상 많아 생산 단가가 높고 상용화에 어려움이 있었다.

ㅇ
표준연 연구팀이 개발한 고성능 대면적 고체전해질 공정 기술 모식도.
연구팀은 기능성 리튬계 화합물을 고체전해질 분말 표면에 얇게 입히는 제조 기술을 개발해 이러한 문제를 해결했다. 표면에 형성된 코팅층은 소결 과정에서 리튬 원소를 공급하는 동시에 리튬이 휘발되지 않도록 하고, 입자 간 결합력을 높여주는 납땜 효과를 내 전해질막의 밀도를 극대화했다.

연구팀이 개발한 기술을 적용하면 고가의 모분말을 사용하지 않고도 세계 최고 수준인 98.2% 이상의 밀도를 달성했다. 이온전도도는 기존 대비 2배 이상 향상돼 화학적·기계적 결함이 없는 고강도의 고체전해질 막을 만들었다. 해당 고체전해질막의 전기전도도를 20배 이상 감소시켜 전지 내부 전류 손실 위험을 낮췄으며 이를 통해 전고체전지의 효율과 안정성을 강화했다. 연구팀은 실험실 수준의 소형 펠릿을 넘어 기존보다 10배 이상 큰 16㎠ 규모의 대면적 고체전해질막을 수율 99.9%로 제조하는 데도 성공했다.

표준연 첨단소재측정그룹 김화정 박사후연구원은 "현재 우리나라는 직경 1㎝ 크기에 80만 원 이상인 가넷계 고체전해질 펠릿을 전량 수입하고 있는데, 이번 기술 개발은 고부가가치의 차세대 배터리 소재의 국산화를 여는 계기가 될 것"이라고 말했다.

백승욱 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원은 "가넷계 고체전해질 연구에서 20년 넘게 해결되지 못했던 소재와 제조 공정상의 난제를 완전히 해결한 것"이라며 "생산 비용을 획기적으로 낮춘 만큼 산화물계 전고체전지 상용화를 크게 앞당겨 ESS와 전기차 시장의 기술 혁신을 주도하겠다"고 말했다. 임효인 기자

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 중부권 최대 자연휴양림 '금강수목원', 2027년 다시 문 연다
  2. 세종시 '조치원·연서·연기면 공동주택' 1.2만 호 공급 무산
  3. 서남부터미널 부지에 주상복합아파트 건립 … 터미널 공간은 '기부채납'
  4. 인구 39만 벽 갇힌 '세종시'… 공공기관 이전이 맞춤 처방전
  5. 검찰, JMS '2인자' 김지선에 징역 7년 구형… 정명석 성범죄 가담 혐의
  1. 경찰 순환인사 확대에 대전도 반발 기류… 집단대응에는 '신중'
  2. 충청 U대회 성공 개최 먹구름... "지도부 인선 1~2달 걸릴 듯"
  3. 문 닫는 학교, 미래 교육 공간으로…폐교 활용 전략 필요
  4. 난민 신청자의 암 투병이 쏘아올린 '난쏘공'…대전충남보건연 '우리 곁의 난민' 포럼
  5. “이웃에게 더 가까이”

헤드라인 뉴스


대통령집무실·국회의사당 가시화 "행정수도특별법 제정 뒷받침돼야"

대통령집무실·국회의사당 가시화 "행정수도특별법 제정 뒷받침돼야"

국회 의사당 마스터플랜에 이어 대통령 집무실 건축설계가 본격화되면서 세종 행정수도의 기틀이 갖춰지고 있다. 그러나 세종시 출범 12년이 지나도록 수도로서의 법적 지위는 확보하지 못한 상황. 이를 해소하기 위해 행정수도특별법 제정을 요구하는 목소리가 높은데, 후반기 국회 원 구성도 타결된 만큼 특별법 논의를 본궤도에 올리기 위한 동력 확보가 필요한 시점이다. 22일 행정중심복합도시건설청과 국회사무처 등에 따르면 대통령 세종 집무실의 설계 공모가 마무리돼 본격적인 건축설계에 들어설 예정이다. 착공은 내년 하반기로 예상되며, 2029년..

홈플러스 정상화 시동…충청권 8개 점포 영업 재개 추진
홈플러스 정상화 시동…충청권 8개 점포 영업 재개 추진

회생절차가 연장된 홈플러스가 임시 휴업에 들어간 전국 핵심 점포의 영업 재개를 위한 준비에 착수했다. 충청권에서는 대전 가오점과 유성점을 포함한 8개 점포가 영업 재개 대상에 포함되면서 지역 유통시장의 정상화에 대한 기대감이 커지고 있다. 22일 유통업계에 따르면 홈플러스는 서울회생법원이 회생절차 폐지 결정을 취소하고 회생계획안 가결 기한을 오는 9월 4일까지 연장함에 따라 영업 정상화와 사업 구조 개편을 본격 추진하기로 했다. 메리츠금융그룹이 지원하는 2000억 원 규모의 긴급 운영자금(DIP)이 확보되는 대로 현재 임시 휴업 중..

이 대통령 "균형발전 위한 정주여건 중 의료환경이 핵심요소"
이 대통령 "균형발전 위한 정주여건 중 의료환경이 핵심요소"

이재명 대통령은 22일 "지역균형발전을 위한 정주 여건 개선에서도 의료환경 개선이 핵심적인 요소라고 분석되고 있다"고 말했다. 이날 오후 청와대에서 ‘어디 살든 제대로 치료받는 모두의 의료보장'이라는 슬로건 아래 열린 '지역·필수·공공의료 간담회'에서다. 간담회는 최근 지방 주도 성장과 국토균형발전을 위해 지방 의료서비스를 혁신할 필요성이 제기되는 상황에서 의료현장 종사자와 환자·시민단체, 전문가들과 지역·필수·공공의료 대전환 방안 등을 논의하기 위해 마련됐다. 간담회에는 지역의료(지방, 의료취약지 등)와 필수의료(응급·분만·소아..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 동부소방서, 온열질환 예방 총력 대전 동부소방서, 온열질환 예방 총력

  • ‘문제 풀고 교통안전 배워요’ ‘문제 풀고 교통안전 배워요’

  • 2029 인빅터스 게임, 대전 유치 성공 브리핑 2029 인빅터스 게임, 대전 유치 성공 브리핑

  • 대전 여성기업인 우수제품 ‘한눈에’ 대전 여성기업인 우수제품 ‘한눈에’