충남대-전남대 공동연구팀, 폭발 위험 없는 '리튬 반고체전지' 개발

  • 사회/교육
  • 교육/시험

충남대-전남대 공동연구팀, 폭발 위험 없는 '리튬 반고체전지' 개발

나노·에너지 국제 학술지 ‘Nano-Micro Letters’ 논문 게재
AI시뮬레이션으로 서브나노 공간 속 리튬 움직임 첫 규명

  • 승인 2026-01-08 15:29
  • 신문게재 2026-01-09 6면
  • 정바름 기자정바름 기자
연구피규어(설명_보도자료_참고)
충남대 신소재공학과 박상백 교수와 전남대 기계공학부 차진혁 교수 공동 연구팀이 고온에서도 폭발 위험 없이 안전하게 작동하는 차세대 리튬 반고체 전지를 개발했다.

8일 충남대에 따르면, 이번 연구 결과는 나노·에너지 소재 분야 세계적 학술지인 'Nano-Micro Letters'(IF: 36.3, JCR 상위 1% 이내)에 1월 5일자 온라인판으로 게재됐다. 연구는 충남대 Minh Hai Nguyen 박사가 제1저자, 충남대 박상백, 전남대 차진혁 교수가 공동 교신저자로 참여했다.

공동 연구팀은 액체 상태로 흐르던 전해질을 1차원 나노 구조의 금속유기골격체(MOF) 내부, 서브나노미터 수준의 초미세 공간에 완전히 가두는 데 성공했다.

이를 통해 전해질 전체를 흐르지 않는 반고체 상태로 만들었다. AI 기반 시뮬레이션을 활용해 머리카락 굵기보다 수만 배 작은 초미세 공간 속에서 리튬 이온이 어떻게 움직이는지를 세계 최초로 밝혀냈다.

기존 리튬전지는 액체전해질이 사용돼 고온이나 충격에 노출될 경우 불이 붙거나 폭발할 위험이 있었다. 연구팀은 문제를 해결하기 위해 액체전해질이 흐를 수 없도록 구조적으로 가두는 방식을 선택했다.

기존의 입자 형태 MOF 기반 반고체전해질은 액체전해질이 MOF 기공뿐 아니라 입자 사이에도 존재해 완전한 반고체 상태를 구현하는 데 한계가 있었다. 반면 이번 연구에서 도입한 1차원(1-D) MOF 구조는 연속적인 통로를 통해 기공 외부에 남은 액체전해질을 제거할 수 있어, 액체전해질을 MOF 내부 기공에만 선택적으로 가두는 설계가 가능하다.

그 결과, 전해질은 겉보기에는 고체처럼 안정적이면서도 리튬 이온은 자유롭게 이동할 수 있는 반고체 전해질 상태를 유지했다. 이 구조적 설계를 통해 액체전해질의 100% 반고체화를 구현하는 데 성공한 것이다.

충남대-전남대_공동연구팀
충남대-전남대 공동연구팀 (사진=충남대 제공)
연구팀은 실험만으로는 확인하기 어려운 초미세 기공 내부 현상을 이해하기 위해 신경망 포텐셜(Neural Network Potential) 기반의 AI 분자동역학 시뮬레이션을 도입했다. 전남대 차진혁 교수 연구팀이 주도한 시뮬레이션 연구를 통해, 연구진은 리튬 이온이 기공 크기에 따라 다르게 움직이며 어떤 조건에서 더 안전하고 균일하게 전극에 쌓이는지를 처음으로 규명했다. 이는 차세대 반고체전지 설계를 경험이 아닌 과학적 근거와 데이터로 최적화할 수 있는 길을 연 성과로 평가된다.

적용한 전지는 100도의 고온 환경에서도 안정적으로 충·방전이 반복되는 성능을 보였다. 기존 액체 전해질 기반 전지는 해당 온도 조건에서 빠르게 성능이 저하되거나 작동이 중단된다. 반면 개발된 반고체전지는 장시간 구동에도 전압 변동이 작고 안정적인 작동 특성을 유지했다. 전해질이 고온에서도 분해되거나 흐르지 않고 구조적으로 안정하게 유지되기 때문으로, 고온 환경에서의 안전성과 신뢰성을 동시에 확보했음을 실험적으로 입증한 결과다.

박상백 교수는 "이번 연구는 전해질을 구조적으로 가둬 안전성을 높이고, AI를 활용해 내부에서 일어나는 현상을 직접 확인했다는 데 의미가 있다"며 "전기차, 항공우주, 고온 산업 환경 등 안전성이 중요한 차세대 에너지 저장 기술로 확장될 수 있을 것"이라고 말했다.


정바름 기자 niya15@

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

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. <속보>대전 갈마동 타이어업체서 화재
  2. 세종 스마트시티 2100세대 분양 초읽기…11월 견본주택 오픈
  3. 대덕대 야구부 창단 4년만에 프로선수 배출
  4. 국방부, 대전 문화동 부지 '전면 매각' 추진…터전 잃을 위기 화훼단지
  5. 대전 용두동2구역, 분양가 이견에 사업 표류… 이자 눈덩이
  1. [중도일보 독자권익위원회] "골목상권 살릴 소비촉진, 지역언론이 이끌어주길"
  2. 국립한밭대 동문 윤통섭 비전세미콘 회장, 발전기금 1억원 기부
  3. 국산 밀·콩, 학교급식 타고 식탁으로… 세종 나성중서 소비 캠페인
  4. 대전교원시니어직능클럽 한글아카데미 합창단 정기공연
  5. 대전 둔산신협, 서구 월평2·3동 저소득계층 위한 겨울이불 전달

헤드라인 뉴스


머크, 대전 추가투자 가능성 시사… 지역경제 동반성장은 과제로

머크, 대전 추가투자 가능성 시사… 지역경제 동반성장은 과제로

머크(Merck)가 대전 생산센터 준공을 계기로 추가 투자 가능성을 내비치면서 대전 바이오산업의 확장 여부에 관심이 쏠리고 있다. 특히 KAIST와 공동 연구개발 프로젝트를 다수 진행하고 있는 가운데 향후 연구시설 확충 가능성까지 거론되면서 대전이 머크의 아시아·태평양 생산거점을 넘어 연구개발 중심지로 성장할 수 있을지 주목된다. 29일 열린 머크 대전 생산센터 준공식에서 머크 독일 본사와 독일 정부 관계자들은 대전시의 적극적인 지원으로 대규모 생산시설 건립이 예상보다 빠르게 진행됐다는 점을 높이 평가했다. 외국인투자지역 입주에 따..

대전 갈마동 타이어 판매점 화재 진화완료…2~3층 창고에서 발생 추정돼
대전 갈마동 타이어 판매점 화재 진화완료…2~3층 창고에서 발생 추정돼

30일 오전 10시 2분께 대전 서구 갈마동의 한 타이어 판매점에서 발생한 화재가 4시간 31분 만인 오후 2시 33분께 완전히 진화됐다. 짙은 연기와 거센 불길이 치솟으면서 화재발생 직후부터 150건 이상의 신고가 소방당국에 접수됐으며, 대전소방본부는 대전시와 산림청 헬기 2대와 소방장비 98대, 인력 238명을 투입해 화재 진압과 방수 작업을 벌였다.소방당국은 최초 신고 18분 만인 오전 10시 20분께 관할 소방서의 모든 소방력을 동원하는 대응 1단계를 발령했으며, 현장 주변에서는 교통 통제와 주민 대피도 진행됐다.타이어판매점..

`대전 예수` 와이스, 한화 돌아올까… 독수리 군단 마운드 재건 변수로
'대전 예수' 와이스, 한화 돌아올까… 독수리 군단 마운드 재건 변수로

한화이글스의 가을을 뜨겁게 달궜던 '대전 예수' 라이언 와이스가 다시 독수리 군단의 마운드에 오를 수 있을까. 미국 메이저리그(MLB) 재도전에 나섰던 와이스가 자유계약선수(FA) 신분으로 풀리면서 한화 복귀 가능성에 관심이 쏠리고 있다. 30일 미국 현지 보도에 따르면 휴스턴 애스트로스는 와이스에게 걸려 있던 2027시즌 500만 달러 규모의 구단 옵션을 행사하지 않기로 했다. 대신 바이아웃 50만 달러를 지급하면서 와이스는 새로운 소속팀을 찾을 수 있게 됐다. 와이스에게 올해는 아쉬움이 짙게 남는 시즌이었다. 지난해 한화에서의..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 타이어전문점 화재 대전 타이어전문점 화재

  • ‘더 화려하고 아름답게’ ‘더 화려하고 아름답게’

  • ‘포기마다 정성 담아’…맛있는 이웃사랑 ‘포기마다 정성 담아’…맛있는 이웃사랑

  • 미래 진로직업 체험 미래 진로직업 체험