고등부 | [탄소중립 시대의 새로운 미래, 전고체 배터리 개발, 고병도 환경기자]

탄소중립은 전 세계가 함께 달려가고 있는 공동의 목표 중 하나입니다. 탄소중립을 이루기 위해 내연기관차 생산을 줄이고 친환경적인 전기자동차의 비중을 늘리려는 움직임 또한 활발합니다.

​고체 전해질을 이용한 배터리는 기본적으로 외부 온도변화와 충격에 강해 화재 안전사고가 일어날 가능성이 현저히 적고, 겨울철에도 충전 효율이 떨어지지 않아 이용자들이 느끼는 불편함을 크게 개선할 수 있는데요. 모든 구성요소가 고체로 이루어져 있어 충전 시간을 절약하고, 에너지를 밀도 있게 압축해 배터리를 더 작고 가볍게 만들 수 있는 것도 전고체 배터리의 큰 장점입니다.

전고체 배터리는 앞서 말한 액체의 한계를 극복한 고체 배터리입니다. 대부분의 고체 전해질이 액체보다 뛰어난 성능을 보이지만, 고체 전해질도 여러 종류가 존재합니다. 고체 전해질은 고분자계, 산화물계, 황화물계 세 분야로 나뉘는데요. 고분자계 고체 전해질은 상대적으로 저렴하고 공정이 쉽지만 실제로 전기차에 사용했을 때 이온전도도는 떨어집니다. 반면 황화물계는 가장 높은 효율을 기대할 수 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다.

KAIST 연구팀은 리튬이온의 장점을 그대로 이용하면서, 액체 전해질을 신축성이 있는 고체 형태로 바꾸어 단점을 보완한 전고체 배터리를 개발했습니다.

신축성이 있는 고체로 흔히 떠오르는 건 고무입니다. 엘라스토머라고 명명된 이 고무 형태 내부에 리튬의 이온전도도를 높게 유지할 수 있는 플라스틱 결정 물체를 연결해 고체 전해질을 완성했습니다. 이는 한 번 충전하면 800km를 주행할 수 있는 지속력입니다. 배터리 1kg당 410Wh의 에너지밀도를 구현하는 최초의 고체 전해질을 개발하면서 전기차 주행거리와 안전성을 동시에 기대할 수 있게 되었습니다.

전 세계가 주목하는 친환경적인 전기자동차 시장에서 우리 연구진의 역량이 빛을 발했습니다. 연구팀이 확보한 전고체 배터리 원천기술을 바탕으로 꿈의 배터리인 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있었습니다. 수많은 연구진의 연구와 세상을 살아가는 우리의 실천이 탄소중립 사회의 기반이 된다는 걸 기억하는 게 중요해 보입니다.