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. 대전동물원 '늑구' 생포 직전 포위망 달아나… "건강·은신구역 확인, 포획 가능성↑"
  2. 기자 눈에도 보였던 늑구 포획 실패한 이유는?
  3. '늑구'가 비춘 그림자…대륙사슴·하늘다람쥐 우리곁 멸종위기는 '진행중'
  4. 내달 통합 찬반 투표 앞두고 충남대-공주대 긴장 고조… 학생들 "의견수렴 부족"
  5. [속보] 與 대덕구청장 후보 '김찬술'…서구 전문학·신혜영, 동구 황인호·윤기식 결선행
  1. 제1회 부여국제히스토리영화제 개봉박두
  2. 안전공업 화재수신기 직접 껐다는 직원 진술 나와… 대화동공장 인화성 위험물 허가보다 2배 보관
  3. 5차 특구육성 종합계획서 빠진 공동관리아파트 활용… 추진 탄력 아쉬움
  4. '대전 도심 첫 폐교' 성천초 학교복합시설 공모 선정
  5. 이재명 정부 과학기술 정책 일단은 '긍정'… 앞으로 더 많은 변화 필요

헤드라인 뉴스


與 충남지사 경선 박수현 승리…국힘 김태흠과 빅뱅

與 충남지사 경선 박수현 승리…국힘 김태흠과 빅뱅

6·3 지방선거 더불어민주당 충남지사 경선에서 재선 박수현 의원(공주부여청양)이 15일 승리했다. 민주당 중앙당선거관리위원회는 이날 이같은 결과를 발표했다. 후보별 득표율은 당규에 따라 공개되지 않았다. 이로써 본선에 진출한 박 의원은 국민의힘 후보로 확정된 김태흠 현 지사와 맞붙게 됐다. 박 의원의 본선행은 높은 인지도와 과감한 승부수, 자치분권 등 정책 행보 등이 복합적으로 작용했다는 평가다. 그는 1차 경선에서 민선 7기 충남시정을 이끈 양승조 전 지사와 3선 기초단체장 출신인 나소열 전 서천군수와 겨뤄 양 전 지사와 함께 결..

김태흠vs박수현, 충남도 수성·입성 관심 고조… 관건은 천안·아산
김태흠vs박수현, 충남도 수성·입성 관심 고조… 관건은 천안·아산

6.3전국동시지방선거 충남지사 선거 대진표가 확정되면서 김태흠 충남지사가 수성에 성공할지, 박수현이라는 새로운 도백이 탄생할지 관심이 고조되고 있다. 김 지사는 보령·서천 3선 국회의원을 지내다 민선8기 충남도에 입성, 강력한 추진력을 바탕으로 도를 원활하게 이끌어왔다는 강점이 있다. 박 후보는 공주·부여청양 국회의원으로 청와대 대변인과 민주당 수석대변인을 거치는 등 정부 여당과 원활한 관계 및 소통 능력이 뛰어나다는 점이 강점이다. 각자의 장점이 뚜렷해 상당한 접전이 예상된다는 게 지역정치권의 판단이다. 다만 양측 모두 천안·아산..

`함정 범죄`로 갈취·협박 빈번… 두번 우는 세종시 자영업자
'함정 범죄'로 갈취·협박 빈번… 두번 우는 세종시 자영업자

최근 세종시에서 함정 범죄 유도와 공갈로 돈을 강탈하거나 폭행하는 사건이 연이어 터지고 있다. 16일 세종경찰청에 따르면 성인 남성 A·B 씨는 지난해 11월 말 세종시의 한 유흥주점에서 후배인 청소년 C 씨와 공모해 업주 D 씨로부터 술값 105만 원을 갈취했다. 경찰 조사 결과 이들은 주류를 제공받은 후 "청소년에게 술을 팔았다. 술값은 못 준다. 신고 안할테니 합의금을 달라"고 협박했다. 경찰은 이들 일당 3명 중 1명은 공갈 혐의 구속, 나머지 2명은 불구속 기소했고, 대전지검과 협의 중이다. 동일 수법의 범죄가 올해 1월..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 씨 없는 포도 ‘델라웨어’…전국 첫 출하 씨 없는 포도 ‘델라웨어’…전국 첫 출하

  • ‘자원순환 실천 함께해요’ ‘자원순환 실천 함께해요’

  • 세월호 참사 12주기, ‘잊지 않겠습니다’ 세월호 참사 12주기, ‘잊지 않겠습니다’

  • 대전오월드 인근에서 목격된 ‘늑구’ 포획에 나선 경찰들 대전오월드 인근에서 목격된 ‘늑구’ 포획에 나선 경찰들