차세대 배터리의 핵심, 그래핀

■ 이건웅 / 한국전기연구원 전기재료연구본부장

대한민국을 이끌어간 과학계의 주역들을 만나
그들의 이야기를 듣고 응원하는 브라보 K-SCIENTIST

백 쉰 한 번째 주인공은 한국전기연구원 전기재료연구본부의 이건웅 본부장이다.

인류의 눈앞에 다가온 전기차 시대. 전기차의 심장이라고 할 수 있는 배터리의 용량을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술이 개발됐다. 한국전기연구원의 이건웅 박사가 바로 그 주인공.

양극과 음극을 오가며 충전과 방전을 하는 리튬이온전지에서 전기를 발생시키는 음극재는 배터리의 성능을 결정하는 중요한 요인이다. 기존 배터리에 쓰이는 흑연은 수명이 짧다는 치명적인 단점을 가지고 있었다. 이에 국내외 기업들은 흑연보다 용량과 수명을 늘릴 수 있는 실리콘에 관심을 가지기 시작했다. 하지만 충전할 때마다 부풀어 오르는 실리콘의 특성 탓에 현재의 기술력으로는 실리콘의 용량을 5%까지만 넣는 것이 최대 용량이었다. 실리콘 용량을 넣으면 넣을수록 더 심하게 부풀어올랐기 때문.

이건웅 박사팀은 이러한 단점을 극복할 수 있는 방안을 찾았다. 바로 실리콘에 그래핀을 감싸는 것! 벌집 모양의 탄소나노물질인 그래핀은 단단하고 유연한 특징이 있어 실리콘의 팽창을 막아줄 수 있다. 뿐만 아니라, 그래핀이 물과 잘 섞일 수 있도록 원천 기술을 개발해 더욱 더 견고한 코팅을 만들어냈다. 이러한 기술력으로 실리콘 용량을 20%까지 늘릴 수 있었다는데..

한편, 그래핀의 장점을 살린 또 하나의 연구가 있다. 모든 전자제품의 회로, 배선에 이용되는 금속 잉크. 그래핀을 이용하면 값비싼 은 잉크를 대체할 수 있는 해결책이 된다는데! 이 박사팀이 개발한 방식은 과연 무엇일까?


YTN 사이언스 홍종현 (hjh1229@ytn.co.kr)