전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

'노화 막는 원리’로 배터리 수명 늘렸다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

UNIST, 항산화작용 모방 이차전지 촉매 개발
고성능·고수명 리튬-공기전지에 적용 가능

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 =우리 몸은 활성산소를 제거하는 작용을 통해 노화를 지연시킨다. 이 원리를 배터리에 적용해 수명을 늘리는 방법이 개발됐다.

UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부의 송현곤·곽상규 교수 공동연구팀은 생체반응을 모방한 촉매를 개발해, 리튬-공기전지의 성능을 높이고 수명을 늘리는 데 성공했다고 8일 밝혔다.

연구결과는 재료 분야의 저명한 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS nano)’에 지난달 18일 실렸다.

리튬공기전지 시스템에서 예상되는 SODm(MA-C60)의 불균등화 반응 메커니즘 : SODm(MA-C60)이와 활성산소(O2-)와 결합하여 활성산소를 안정화 시키고(stabilization), 용액내에서 불균등화반응(Disproportionation)을 유도하여 리튬과산화물 (Li₂O₂)과 산소(O2)를 생성한다. [자료=UNIST]

연구진에 따르면 리튬-공기전지는 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 3~5배 높은 차세대 배터리다. 양극에서 반응에 관여하는 물질로 ‘산소(O)’를 사용해 전지 무게가 가볍고 친환경적이라는 큰 장점이 있다.

하지만 전기를 사용하는 방전 과정에서 나오는 ‘활성산소(O₂⁻)’가 문제를 일으켰다. 활성산소는 반응성이 높고 불안정해 다양한 반응을 추가로 만들어내기 때문이다. 그 영향으로 배터리 전체 용량이 떨어지며 수명도 준다.

연구진은 문제해결책을 생체 내에서 찾아냈다. 우리 몸에도 활성산소가 만들어지며, 이를 제거하기 위해 항산화 효소(SOD)가 존재한다는 데서 아이디어를 얻은 것이다.

생체 내에서 항산화 효소는 반응성 높은 활성산소를 ‘과산화 이온(O₂²⁻)’과 ‘산소(O₂)’로 바꾼다. 그 덕분에 세포들이 활성산소로부터 안전하게 지켜진다.

연구진은 항산화 효소의 원리를 모방한 촉매(SODm)인 MA-C60을 만들고, 리튬-공기전지의 양극(공기극) 쪽에 적용했다. 이 촉매는 활성산소인 초과산화 이온(O₂⁻)을 과산화 이온(O₂²⁻)과 산소(O₂)로 바꿨다. 활성산소가 일으키는 추가적인 반응을 방지한 것이다.

또 활성산소가 분해돼 나온 물질들은 도넛 형태의 리튬과산화물(Li₂O₂) 형성을 촉진해 전지의 효율을 높였다. 양극 표면에 얇은 막 형태로 만들어지는 리튬과산화물은 산소(O)와 전자(electron)의 전달을 방해하지만, 리튬과산화물이 도넛 형태로 만들어지면 이런 부작용이 덜해진다.

제1저자인 황치현 UNIST 에너지 및 화학공학부 연구조교수는 “인체 내에서 일어나는 활성산소 제거 메커니즘을 배터리에 적용한 새로운 시도”라며 “활성산소를 안정적이고 빠르게 리튬과산화물로 전환해 용량이 크고 안정성이 높으며 수명도 늘어난 리튬-공기전지 개발에 활용될 것”이라고 전했다.

곽상규 교수 연구팀은 계산화학을 통해 항산화 효소 모방 촉매(SODm)가 우수한 성능을 보인 원인을 이론적으로 규명했다. 이 촉매가 활성산소를 잘 흡착해 활성산소를 제거하면서 전극 표면에서 일어나는 부반응 가능성 줄이고, 불균등화 반응에 필요한 에너지를 감소시키는 것이다. 그 결과 리튬과산화물을 형성하는 용액상 반응을 촉진할 수 있다. 이 원리는 향후 다양한 항산화 효소 모방 촉매(SODm)를 설계해 고성능 리튬-공기전지를 개발하는 데 기여할 전망이다.

송현곤 교수는 “이번 연구는 리튬-공기전지뿐 아니라 활성산소에 의해 부반응을 일으키는 다양한 고용량 전지의 전기화학적 특성을 향상시키는 데 많은 도움이 될 것”이라고 기대했다.

 

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
추석 연휴 내내 흐리고 비 소식 [서울=뉴스핌] 유재선 기자 = 올해 추석 연휴에는 흐린 날씨와 비 소식으로 밤에 보름달을 보기 어려울 전망이다.  기상청은 22일 정례 예보브리핑에서 연휴 첫날인 24일을 맑다가 추석 당일인 25일에는 흐린 날씨 속에서 일부 지역에 비가 내리겠다고 예보했다. 이번 추석에는 흐린 날씨가 계속되며 밤하늘이 두꺼운 구름에 가려 보름달을 보기 어려울 전망이다. [사진 = 뉴스핌DB] 현재 우리나라는 북쪽 고기압 영향으로 맑은 가운데 아침과 저녁에는 선선하고 낮에는 기온이 오르는 가을 날씨를 보이고 있다. 오는 24일부터 고기압 가장자리에 들면서 구름이 많은 날씨로 접어들겠다. 오는 25일 새벽부터 오전 사이에는 강원 동해안과 산지, 경북 북부 동해안에 비가 내리는 곳이 있겠다. 늦은 밤에는 중부지방부터 비가 시작되겠다. 기상청은 "구름 양이 점차 증가하고 다층운이 겹치면서 구름이 두꺼워진다"며 "중부지방에는 비가 시작되고 26일로 넘어가면서 남부지방에도 비가 내리기 때문에 이번 추석에는 보름달을 보기 어려울 것"이라고 설명했다. 오는 26일에는 중부지방과 남부지방이 모두 흐리겠다. 전날 밤부터 중부지방에서 내리던 비는 새벽까지 이어진 뒤 그치겠다. 다만 남쪽에서 저기압이 접근하면서 남부지방과 제주도를 중심으로 비가 내리겠다. 오는 27일에는 비를 몰던 저기압이 동쪽으로 빠져나가면서 제주도에만 오전까지 비가 내리겠다. 중부지방은 북쪽에서 다시 확장하는 고기압의 영향을 받아 구름이 많겠다. 흐린 날씨와 비 영향으로 연휴 기간 기온은 점차 낮아지겠다. 다음 주인 오는 29일 이후에는 우리나라 주변 기압골과 열대요란의 발달 위치 및 강도에 따라 비가 내릴 가능성이 있다. jason14@newspim.com 2026-09-22 14:53
사진
대미투자 1호 '텍사스 발전소' 국회 보고 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 정부가 대미 전략적 투자 1호 사업으로 검토 중인 미국 텍사스 복합화력발전소 사업에 대해 상업적 합리성이 있다고 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에 보고했다. 야당인 국민의힘은 사업이 아직 개발 단계인 만큼 수익성과 향후 변수에 대한 보다 면밀한 검토가 필요하다는 입장을 전달했다. 국민의힘 소속인 김성원 국회 산업통상자원중소벤처기업위원장은 22일 정부의 대미 투자 관련 비공개 보고를 받은 뒤 기자들과 만나 "오늘 주된 안건은 텍사스 복합화력발전소 관련 보고였다"며 "그 외 원전 프레임워크와 알래스카 개발 관련 진행 상황에 대해서도 설명을 들었다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 장동규 기자 = 김성원 위원장이 12일 서울 여의도 국회에서 열린 제438회 국회(임시회) 제01차 산업통상자원중소벤처기업위원회 전체회의에서 의사봉을 두드리고 있다. 2026.08.12 jk31@newspim.com ◆"국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황" 산자위 야당 간사를 맡고 있는 구자근 국민의힘 의원은 "정부에서는 텍사스 복합화력발전소와 관련해 20년간 상환 계획을 놓고 투자금 이상을 회수할 수 있어 상업적 합리성이 있다고 판단했다"고 설명했다. 구 의원은 "아직 개발 단계이기 때문에 이 과정에서 다른 어떤 변수가 있을지 우려 사항이 제기됐다"며 "상업적 합리성 부분에 있어서 신중을 기해야 한다고 전달했다"고 말했다. 김 위원장도 "정부에서는 상업적 합리성이 담보됐다고 하지만 그 점에 대해서 상당한 우려를 표했다"며 "앞으로 대미 협상 과정에서 좀 더 국익에 맞는 협상을 하기를 당부했다"고 말했다. 대미 투자 사업에 대한 국회 동의 필요성과 관련해 김 위원장은 "상업적 합리성이 담보됐다고 보고됐기 때문에 국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황"이라고 설명했다. 대미 투자 관련 양해각서(MOU) 체결 시점은 아직 정해지지 않았다. 김 위원장은 "대미 협상 후 결정하기로 돼 있기 때문에 조만간 되리라고 생각하지만 아직 날짜가 정해진 것은 아니다"라고 말했다. 이날 구체적인 사업성 보고는 텍사스 발전소 사업을 중심으로 이뤄졌다. 원전과 알래스카 개발 사업에 대해서는 향후 별도 절차가 진행될 예정이다. 김 위원장은 추가 검증 필요성에 대해 "1호 사업에 대해서만 한 것"이라며 나머지 사업에 대해서는 "절차를 또 밟아야 한다"고 밝혔다. oneway@newspim.com 2026-09-22 12:20
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