상단여백
HOME 컴퓨팅인사이트 산업IoT
연성배터리 구현에서의 기술적 한계, 국내 연구진이 풀었다폴리우레탄·금나노입자 이용, 합성고무 전극 대비 재현성 향상
고분자 복합체 다층전극을 이용해 제작된 스트레처블 배터리의 구동 테스트 모습 [한국연구재단 자료인용]

[IT비즈뉴스 김진수 기자] 휘거나 늘어나는 등 자유자재로 형태를 구현할 수 있는 디포머블(deformable) 디바이스의 전력원으로 주목받고 있는 연성배터리의 고질적인 전도성 저하 문제를 국내 연구진이 해결해 주목된다.

한국연구재단은 김병수 교수(연세대), 박수진 교수(포항공대), 니콜라스 코토브 교수(Nicholas Kotov, University of Michigan) 연구팀이 우수한 전도성을 지닌 유연하고 신축성 있는 전극과 배터리를 개발했다고 밝혔다.

신축성 있는 전자기기에 쓰일 수 있는 늘어나는 전극에 대한 연구가 활발하지만 늘어나는 과정에서 불가피한 전도층 파열문제로 전도성이 떨어지면서 배터리의 용량 저하로 이어져 관련 기술에 대한 연구가 진행돼 왔다.

그간 기판 위에 전도층을 패턴화 시키거나 기판을 주름지게 하는 방법이 시도됐으나 공정이 복잡하고 도포된 표면에만 전기가 흐르는 한계가 있었다.

연구팀은 고무탄성을 갖는 폴리우레탄(PU)과 전도성이 우수한 금 나노입자를 간단하게 전기적 인력을 통해 혼합하는 방식으로 금속처럼 전기가 통하면서 고무줄처럼 늘어나는 전극을 제조했다. 

공기청정기 필터에 먼지가 달라붙거나 머리카락이 풍선에 달라붙는 현상처럼 전기적 인력을 이용한 비교적 단순한 공정으로 신축성은 유지하면서 저항 값을 금속 수준으로 내리는 데 성공했다.

또 폴리우레탄과 금 나노입자의 비율이 다른 두 종류의 복합체를 번갈아 쌓아 올리면서 전극의 표면은 물론 위에서부터 아래까지 수직 방향으로도 전기가 흐르도록 구성했다.

연구팀은 신축성 전극을 리튬 이차전지에 적용해 배터리 길이가 30% 이상 늘어나는 물리적 변형에도 우수한 안정성을 나타내는 것을 확인했다고 설명했다.

김병수 교수는 “기존의 신축성 전극과 달리 신축성과 전기적 전도 방향성에 제약받지 않기 때문에 다양한 용도에 맞게 정교한 조절이 가능하다”고 의의를 설명했다. 박수진 교수는 “배터리 집전체는 물론 신축성 디스플레이와 전자기기에 응용될 것으로 기대한다”고 평가했다.

해당 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노소재기술개발사업, 기초연구사업(중견연구), 글로벌프론티어사업의 지원으로 진행됐으며 미국과학진흥회(AAAS)에서 발행하는 저명한 학술지 ‘사이언스 어드벤시즈(Science Advances)’의 7월26일자에 게재됐다.

김진수 기자  embe@itbiznews.com

<저작권자 © IT비즈뉴스-아이티비즈뉴스, 무단 전재 및 재배포 금지>

김진수 기자의 다른기사 보기
icon인기기사
Back to Top