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[IT뉴스]포스텍·서강대, 값싼 흑연으로 '12분 급속충전·10년 수명' 차세대 배터리 개발

온카뱅크관리자

2026-11-16 08:47:26

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="1GZ4hMb0s0">
          <p contents-hash="efb265df7f1003ca68829e15b75127183f5407150a41504cc302eb237a2d6e62" dmcf-pid="tH58lRKpI3" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 박수진 화학과 교수 연구팀과 류재건 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀이 함께 충전 속도와 수명을 모두 높인 듀얼이온전지용 흑연 양극을 개발했다고 16일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="d21252651e8dcb5cd456c1f9e398cd401d767131e12e3b128b7341fc7113f39e" dmcf-pid="FX16Se9UwF" dmcf-ptype="general">우리가 쓰는 배터리 대부분에는 코발트, 니켈 같은 비싼 금속이 들어간다. '듀얼이온전지'는 이 자리에 연필심 재료인 흑연을 쓴다. 충전하면 전해질 속 음이온이 흑연 안으로 들어가 에너지를 저장하는 방식이다. 값싸고 구하기 쉬운 데다 충전도 빨라 전기차와 대용량 에너지 저장 장치에 쓸 차세대 배터리로 꼽힌다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6126273ae7d41fa6d9aeeb96b087500fbb2c00ad31812c72e7a8a3820c03ab6c" dmcf-pid="3ZtPvd2uIt" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="박수진 포스텍 교수(왼쪽)와 류재건 서강대 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/16/etimesi/20261116083831534gfbu.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="ZZovPHOcrU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/16/etimesi/20261116083831534gfbu.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            박수진 포스텍 교수(왼쪽)와 류재건 서강대 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="8083e52b573255bf2cbb2f9595124033dd3f54361e79c45c453058e9c92d1173" dmcf-pid="05FQTJV7w1" dmcf-ptype="general">문제는 수명이다. 흑연은 얇은 판이 책장처럼 겹겹이 쌓인 구조인데, 음이온은 그 틈을 비집고 들어가야 할 만큼 덩치가 크다. 충전할 때마다 흑연은 풍선처럼 부풀었다 줄어들고, 이 과정이 반복되면 결국 갈라져 무너진다. 높은 전압(4.5V 이상)에서는 전해질까지 분해돼 찌꺼기가 쌓이면서 배터리는 더 빨리 늙는다.</p>
          <p contents-hash="4411627f0b1631b028532473b33036befa00c9ff9dff3c498a8831c0ebadcd27" dmcf-pid="p13xyifzE5" dmcf-ptype="general">연구팀이 꺼낸 해법은 반도체 칩을 만들 때 쓰는 '원자층 증착(ALD)' 기술이다. 원자를 한 층씩 쌓아 아주 얇은 보호막을 만드는 기술이다. 다만 지금까지는 다 만든 전극 겉에 막을 씌우는 방식이어서, 보호막이 엉뚱한 재료까지 덮고 정작 안쪽 흑연은 제대로 지키지 못했다. 다 쌓은 벽에 방수액을 뿌린 것과 같았다.</p>
          <p contents-hash="cc424745b13ccd4416a87bc76c890b37b79ca056cfb65928a3a61b96495d4507" dmcf-pid="Ut0MWn4qsZ" dmcf-ptype="general">그래서 연구팀은 순서를 바꿨다. 전극을 만들기 전 흑연 알갱이 하나하나에 '산화 지르코늄(ZrO₂) 갑옷'을 입혔다. 벽돌을 한 장씩 방수 처리한 뒤 벽을 쌓은 셈이다. 갑옷 두께는 5나노미터(㎚)로 머리카락 굵기의 2만분의 1에 불과하다. 이 얇은 갑옷은 알갱이를 단단히 붙잡아 무너지지 않게 하면서도, 음이온의 길을 막기는커녕 오히려 더 빨리 드나들도록 돕는다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3dfefe279ad7e80704bb8fa58433426858ce86c55f44c5c7f369575b4644449e" dmcf-pid="uFpRYL8BDX" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="흑연 양극 보호 방식 비교 모식도. (왼쪽) 완성된 전극 표면에 보호막을 입히는 기존 방식(EALD). (오른쪽) 흑연 입자에 먼저 보호막을 입힌 뒤 전극을 만드는 새로운 방식(PALD)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/16/etimesi/20261116083832826jrci.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="5sXfCxB3Op" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/16/etimesi/20261116083832826jrci.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            흑연 양극 보호 방식 비교 모식도. (왼쪽) 완성된 전극 표면에 보호막을 입히는 기존 방식(EALD). (오른쪽) 흑연 입자에 먼저 보호막을 입힌 뒤 전극을 만드는 새로운 방식(PALD)
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="ae2c3129e796f8caad3be9bc39b8ecfba9fa745949c11330f61ff881906c34fc" dmcf-pid="73UeGo6bwH" dmcf-ptype="general">효과는 뚜렷했다. 초고속 조건(약 1분)에서 갑옷 없는 흑연보다 3배 넘게 전기를 저장했고, 급속 충전(약 12분)을 4000번 반복해도 끄떡없었다. 하루 한 번 충전한다면 10년 넘게 쓸 수 있는 횟수다. 맨 흑연은 1000번도 버티지 못했다. 이 기술은 공장에 적용하기도 쉽다. 갑옷 입힌 흑연 가루를 지금의 배터리 생산 과정에 그대로 쓸 수 있기 때문이다. 비싼 금속 없이 빠르고 오래 가는 배터리가 나오면 전기차 충전 시간과 배터리 값 부담이 함께 줄고, 태양광·풍력으로 만든 전기를 저장하는 데도 힘을 보탤 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="7e2c5262edc1e180e521c0c635f75eee7f89dffb69393247c9e7219f48150800" dmcf-pid="z5FQTJV7EG" dmcf-ptype="general">박수진 교수는 “값싼 흑연으로 빨리 충전되고 오래 쓰는 배터리를 만드는 새로운 설계 원리가 될 것”이라고 했다. 안지환 교수는 “반도체 기술이 차세대 에너지 혁신의 핵심 도구가 될 수 있음을 보여준 사례”라며 “앞으로 생산 비용을 낮추는 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="f8201c467e075993da3d66b56e1f1fb27e774a66c6e2428b1b4af9982244e404" dmcf-pid="q13xyifzDY" dmcf-ptype="general">한국연구재단, 과학기술정보통신부 핵심연구장비개발사업(과학기술일자리진흥원), 교육부 기초연구사업, 한국도레이과학진흥재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 향후 상용 전기차 및 도심형 초급속 모빌리티, 재생에너지 연계 대용량 에너지저장장치(ESS) 및 전력망, 도심항공교통(UAM), 드론 및 산업용 로봇 등 다양한 분야에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="fbd83ffea8843f1ad8103d11662f4c5e29f51a8355161dfdbc5f3256869d7e70" dmcf-pid="Bt0MWn4qmW" dmcf-ptype="general">한편, 박수진 교수와 강지은 박사, 지윤아 석사, 기계공학과 안지환 교수, 박사과정 조성은 씨 연구팀이 류재건 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀과 함께 수행한 이번 연구의 논문은 최근 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 온라인판에 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="5def42b7556cd6e5f8d4d8d043fb83b4aa6b2894eb62bae723376da62c0e9f63" dmcf-pid="bFpRYL8Bwy" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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