전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

배터리 내부 관찰해 더 좋은 배터리 만든다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

GIST 이현욱 교수, 배터리 실시간 이미징 기술 개발
리튬금속전지 성능 향상 입증

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 배터리 내부 관찰을 통해 성능이 향상된 리튬금속전지를 개발했다. 

15일 한국연구재단에 따르면 배터리 실시간 이미징 전문가 이현욱 UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 싱가포르 A스타연구소(A*Star)와의 공동연구를 통해 배터리 실시간 이미징 기술을 개발, 리튬금속전지의 수명과 안정성을 향상시키는 데 성공했다. 

전기자동차, 에너지 저장 창고와 같은 새로운 응용분야에 사용하기 위해서는 고용량 전지 연구가 필요하다. 고용량 전지를 개발하기 위해 기본적으로 고용량을 지니는 양극 및 음극활물질이 필요하다. 

이런 연구 상황에서 리튬금속은 리튬이온전지의 에너지 용량을 끌어올릴 차세대 음극 물질로 주목받고 있다.

(그림 1) 실험의 개략도 : (a)실리콘을 리튬금속 위에 기상 증착을 하면 (b)전지를 충·방전했을 때 고르게 리튬 증착이 일어난다. (c)반면 일반적인 리튬금속은 불규칙적으로 결정이 성장해 전지의 성능을 저하시킨다. [자료=한국연구재단]

음극 물질 중에서 구동 전압도 가장 낮고 현재 상용화한 흑연 음극보다 용량이 10배 가량 우수하기 때문이다. 하지만 충‧방전 반응이 일어날 때 전극에 나뭇가지 모양으로 결정이 생겨 전지의 성능이 낮아지는 문제가 있었다. 

연구팀은 문제해결을 위해 리튬금속 표면에 실리콘을 코팅해서 나뭇가지 모양의 결정이 성장되지 않도록 제어했다. 그 결과 전지의 성능도 개선되고 수명도 더 길어졌다. 

(그림 2) 현미경을 통해 배터리 내부 관찰 : 배터리가 구동될 때 리튬금속 전극의 수지상 형성을 관찰한 결과, (e)일반 리튬금속 전극보다 (f)실리콘을 증착한 리튬금속 전극의 모양이 더욱 안정적이다. (a)전지의 성능과 (b)리튬금속의 불균일도에서도 실리콘을 증착한 경우에 더욱 안정적이다. [자료=한국연구재단]

특히 배터리가 구동할 때의 반응을 실시간으로 관찰, 개발된 리튬금속 전극이 어떤 원리로 성능이 개선되는지 시각적으로 입증했다. 

일반 리튬금속 음극은 수지상 결정이 분리막을 뚫고 전지를 단락시키는 반면, 실리콘 코팅된 리튬금속 음극은 수지상 결정이 없어 충전이 고르게 일어나고 부피팽창된 모양도 안정적이다. 

이 교수는 “이번 연구는 리튬금속 음극 물질의 거동과 부피팽창, 수지상 형성 현상을 이해하고 해결점을 제시한 것”이라며 “이렇게 직접 관찰한 결과를 실제 전지에 적용해 리튬금속전지 상용화에 기여할 수 있다”고 연구의 의의를 밝혔다. 

이번 연구결과(논문명 ‘Lithium Silicide Surface Enrichment: A Solution to Lithium Metal Battery’)는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 7월 6일자에 실렸다.

 

◆ 논문교신저자 이현욱 교수가 직접 전하는 연구 이야기

이현욱 GIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 교수 . 그는 배터리 실시간 이미징 전문가로 평가받는다. [사진=한국연구재단]

- 연구를 시작한 계기나 배경은?

▲리튬이차전지 음극활물질에 대한 연구를 하다가 리튬금속 음극에 대한 관심을 갖게 되었다. 예전에 실리콘 음극 연구를 하다가, 리튬과 실리콘이 반응하는 것을 생각해서 그 특징을 적용하면 어떨까라는 계기로 시작하게 되었다. 

 

- 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지? 어떻게 극복했는지?

▲리튬금속이 공기 중에 반응하는 샘플이라 어떻게 공기 중에 안정하게 테스트를 하는지 고민이었다. 다양한 아이디어가 나왔고, 그러한 아이디어를 통해 극복할 수 있었다.

 

- 이번 성과, 무엇이 다른가?

▲고용량의 장점을 가지는 새로운 전극물질을 개발하는 점이 차이점이다. 특히 배터리가 구동될 때 그 내부를 직접적으로 관찰한다는 장점이 있어, 우리가 만든 물질이 어떻게 문제를 해결해주는지 직접 증명할 수 있다.

 

- 실용화한다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?

▲현재 이차전지 연구 분야에서 리튬 금속에 대한 관심은 굉장히 높다. 실용화를 위해서 산학연 많은 기관에서 집중적으로 연구하고 있다. 실용화를 위해 리튬금속의 안정성이 확보되는 게 중요하다고 할 수 있다.

 

- 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

▲이차전지 내부를 관찰하는 연구에 집중하고 싶다. 실제 전지에서 일어나는 현상을 하나하나 규명하고자 한다. 

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
로저스 쿠팡 대표 61억 주식 보상 [서울=뉴스핌] 김연순 기자 = 해롤드 로저스 쿠팡 한국 임시대표가 대규모 주식을 보상받았다. 약 66억 원 규모의 성과조건부 주식보상(PSU)을 받은 지 두 달 만이다. 쿠팡의 모회사인 쿠팡Inc는 3일(현지 시간) 한국 법인 임시대표를 맡고 있는 로저스 최고관리책임자(CAO)겸 법무총괄에게 클래스A 보통주 양도제한조건부주식(RSU) 21만3884주를 부여했다고 공시했다. 쿠팡의 전날 정규장 종가(18.95달러)로 계산하면 405만3012달러, 한화 61억원 상당에 달하는 주식이다. 이 주식은 오는 7월 1일부터 분기별로 4회에 걸쳐 분할 수령할 수 있으며, 주식을 받으려면 해당일까지 근속해야 하는 조건이다. 해롤드 로저스 쿠팡 임시대표. [사진=뉴스핌DB] 이 주식을 모두 수령하면 로저스 임시대표가 보유하게 되는 쿠팡 주식은 총 93만3041주로 늘어나게 된다. 그는 지난 2월에도 26만9588주의 주식을 받았다. 한편 쿠팡은 대규모 개인정보 유출 사태가 터진 직후인 지난해 12월, 쿠팡Inc 최고관리책임자(CAO) 겸 법무총괄인 해롤드 로저스를 한국법인 임시대표로 임명했다. 로저스 임시대표는 지난해 12월 30일 국회에서 열린 '쿠팡 사태 연석 청문회'에서 허위 증언을 한 혐의로 고발당한 상태다.   y2kid@newspim.com 2026-04-04 11:49
사진
이란, 미군 F-15·A-10 잇따라 격추 [서울=뉴스핌] 김연순 기자 = 이란전쟁에 투입된 미군 F-15 전투기와 A-10 공격기가 3일(현지시간) 이란군의 공격으로 각각 격추됐다고 CBS 뉴스 등 복수의 미국 매체가 미 정부 당국자를 인용해 보도했다. CBS 및 워싱턴포스트 등 미국 언론들은 3일 미군 전투기 F-15에 이어 A-10 공격기가 이란 남서부에서 이란의 공격을 받아 추락했다고 보도했다. 미국이 지난 2월28일 이란전쟁을 시작한 이후 미군 군용기가 이란군 공격으로 격추된 것은 이번이 처음이다. 추락된 전투기의 조종사 3명 중 2명은 구조됐고, 1명은 실종 상태다. 미군은 이란 남서부 후제스탄 주 일대에 수색·구조용 헬기 HH-60G와 연료 공급을 위한 C-130 급유기를 투입해 1명을 구조했다. 이 과정에서 헬기 2대도 이란군의 공격을 받아 일부 탑승자가 부상했지만 기지로 복귀한 것으로 파악됐다. 이란은 이날 F-15 전투기에 이어 미군의 A-10 선더볼트Ⅱ 워트호그 공격기도 호르무즈 해협 인근 게슘 섬 남단에서 격추해, 기체는 바다로 떨어졌다. 단독 탑승한 조종사 1명은 구조된 것으로 전해졌다. 도널드 트럼프 대통령은 NBC와 전화 인터뷰에서 미 군용기 격추가 이란과의 협상에 영향을 끼치느냐는 질문에 "전혀 아니다"라며 "이건 전쟁이고 우리는 전쟁 중"이라고 말했다. 격추된 군용기 2대의 임무는 확인되지 않았지만 격추 장소로 미뤄볼 때 각각 이란 내 인프라와 호르무즈 해협 주변을 타격하는 작전을 수행하고 있었을 것으로 추정된다. 현지시간 2026년 2월28일 이란 공습작전 (작전명 에픽 퓨리)에 투입된 미군 전투기 [사진=미 중부사령부] 트럼프 대통령은 지난 1일 대국민 연설에서 앞으로 2~3주 동안 이란을 강하게 타격해 '석기시대'로 되돌리겠다고 발표했다. 트럼프 대통령의 대국민 연설 이후 미군은 이란 수도 테헤란 인근 대형 교량을 공습으로 파괴한 데 이어 이란이 미국의 요구조건에 맞춰 전쟁 종식에 합의하지 않을 경우 이란 내 발전소도 타격하겠다고 예고했다. 이란 관영 파르스 통신은 미국이 지난 1일 우방국 중 한 곳을 통해 48시간 동안의 휴전을 제안했지만, 이란은 이를 거부했다고 보도했다. 트럼프가 유예했던 이란 내 발전소 등 에너지 인프라 공격 기간이 오는 6일 종료된다. 이번 사태는 전쟁의 중대 고비가 될 것이란 관측이 나온다. 한편 중부사령부에 따르면 현재까지 미군 사망자는 13명, 부상자는 300명 이상으로 집계된다. 로이터·입소스 등의 여론조사에 따르면 미국 국민의 27%만 이란 전쟁을 지지하고, 60%가 조속한 개입 종료를 원하고 있는 것으로 나타났다.   y2kid@newspim.com 2026-04-04 11:17
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동