안녕하세요, 수험피플 여러분! 대입멘토 한수진입니다.
국내 연구진이 차세대 배터리로 주목받는 리튬-황 전지의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 물질을 남극 바다에서 발견했습니다. 극지연구소는 남극의 홍조류 커디에아 라코빗자에(Curdiea racovitzae) 에서 리튬-황 전지의 핵심 부품인 바인더(Binder) 성능을 극대화할 수 있는 물질을 찾아냈다고 밝혔습니다.
리튬-황 전지는 높은 이론적 용량을 가지며, 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있습니다. 또한, 원재료를 비교적 쉽게 확보할 수 있어 경제성이 높습니다. 하지만 충·방전 과정에서 황(Sulfur) 의 성질이 변하거나, 바인더가 팽창해 성능이 저하되는 문제가 있습니다. 바인더는 전극 재료를 묶어주고 전기적 연결을 유지하는 중요한 역할을 합니다. 리튬-황 전지에서는 황의 기능을 발현하고 안정성을 유지하는 핵심 소재로 사용됩니다.
윤의중 극지연구소 박사와 이정태 경희대학교 교수 등 공동 연구팀은 남극 세종기지 인근 바다에서 홍조류를 채집 한 후, 이를 분석해 바인더 성능을 향상시킬 수 있는 복합 다당체 CRP(Curdiea racovitzae Polymer) 를 발견했습니다. 연구진은 시뮬레이션을 통해 CRP를 바인더로 활용 할 경우 기존 상용 바인더 대비 배터리 용량 유지 성능이 100% 향상 된다는 사실을 밝혀냈습니다.
CRP를 바인더로 사용할 경우, 내부에 개미굴과 같은 다공성(Porous) 구조 가 생성됩니다. 이 구조는 배터리가 충·방전하는 동안 발생하는 내부 부피 팽창을 효과적으로 흡수하여, 장기간 사용해도 전극의 형태가 안정적으로 유지되도록 돕습니다. 이는 기존 리튬-황 전지의 가장 큰 문제점 중 하나인 내구성 저하 문제를 해결할 수 있는 획기적인 방법 으로 평가받고 있습니다.
극지연구소와 경희대 연구팀은 CRP의 상용화를 위해 대량 배양 기술을 확보하는 연구 를 진행 중이며, 후보물질 추출 효율을 높이고, 유사한 성질을 가진 국내 해조류를 발굴하는 추가 연구 도 수행하고 있습니다.
Q1: 리튬-황 전지가 기존 리튬이온 배터리에 비해 갖는 장점과 단점은 무엇일까요?
Q2: 남극의 극한 환경에서 얻은 생물 자원을 산업적으로 활용하는 데 어떤 윤리적·환경적 고려가 필요할까요?
Q3: 한국이 차세대 배터리 시장에서 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해 필요한 전략은 무엇일까요?
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