[더테크=조재호 기자] 한국전기연구원의 전고체전지 상용화 기술 연구가 국제 저명 학술지의 논문으로 게재됐다. 폭발과 화재 위험이 없는 전고체전지 상용화에 한 걸음 더 다가섰다.

한국전기연구원(KERI)의 차세대전지연구센터는 박준우 박사 연구팀이 ‘고체전해질 입도 제어 및 습식 합성 공정’ 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번에 개발된 공정은 기존보다 비용은 절반 이하로 줄이고 결과물의 품질은 2배 이상 높였다.

전고체전지는 양극(+)과 음극(-) 사이의 이온을 전달하는 ‘전해질’을 액체가 아닌 고체로 대체한 것으로 화재나 폭발 위험성이 낮다. 하지만 고체전해질이 전고체전지에 활용하려면 입자 크기가 머리카랅 굵기의 1/100에 해당하는 마이크로미터(㎛) 수준으로 매우 작아야 한다.

이번 연구 성과는 단순히 공정만으로도 미세하고 이온 전도도까지 높은 고체전해질을 대량으로 양산할 수 있는 생산 기술을 개발한 것이다.

연구팀은 황화리튬 등 미세한 원재로를 도입하고 각각의 물질이 화학적으로 반응하는 ‘핵 생성(Nucleation)’ 속도를 제어해 최종 생성물의 입도를 줄이는 방법을 활용했다. 요컨대 복잡한 과정 없이 간단한 습식 합성 공정으로 미세한 고체전해질을 제조할 수 있게 된 것이다.

그동안 많은 국내외 연구진이 다양한 방법으로 제조한 고체전해질은 입자가 커서 기계적인 분쇄 등의 별도 공정이 필요해 시간적·물리적 비용이 들고 분쇄로 인한 고체전해질의 성능 저하로 인해 상용화에 큰 걸림돌이 됐다.

박준후 KERI 박사는 “연구원만의 ‘단순 공정’으로 고체전해질을 미세화하기 위해 진행됐던 복잡하고 비싼 공정을 건너뛸 수 있게 됐다”며 “단순한 공정에도 뛰어난 품질이 고체전해질을 만들어 양산화·상용화를 위한 기업 접근성과 효율성을 모두 확보했다”고 전했다.

이번 연구 성과의 특허 출원 등을 완료한 KERI는 관련 기술이 전고체전지 업계의 많은 관심을 받을 것으로 보고 수요 기업을 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.

아울러 기존 개발해 보유하고 있던 ‘특수 습식합성법’과 이번 연구 성과를 연계해 고품질의 고체전해질을 저렴하고 대량으로 제조하는 전문 기술 시장을 선도하겠다는 계획이다.

박준후 박사팀의 연구 결과는 우수성을 인정받아 에너지 분야의 국제 저명 학술지인 ‘에너지 스토리지 매티리얼스(Energy Storage Materials)’의 3월호 논문으로 게재됐다.