남극 홍조류 추출한 신바카라사이트로 차세대 배터리 성능·수명 개선
경희대학교(총장 김진상) 융합바이오신소재공학과 이정태 교수 연구팀이 극지연구소(소장 신형철) 윤의중 박사와 공동연구를 수행해 남극에서 차세대 이차바카라사이트의 핵심 소재를 발견했다. 신소재를 적용한 배터리는 성능과 수명이 대폭 향상됐다. 연구는 그 우수성을 인정받아 세계적인 학술지에 3월 게재됐고, 국제 특허도 진행 중이다.
리튬-황 바카라사이트는 배터리 용량이 크고, 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있어 차세대 이차바카라사이트로 주목받고 있지만, 충·방전 과정에서 황이 변하거나 바인더가 팽창해 성능이 저하되는 문제가 있다.
공동연구팀은 남극 세종기지 인근 바다에서 채집한 홍조류 ‘커디에아 라코빗자에(Curdiea racovitzae)’로부터 상용 바인더의 기능을 획기적으로 향상시킬 신바카라사이트(복합 다당제, Curdiea racovitzae Polymer 이하 CRP)를 찾아냈다. CRP는 개미굴처럼 복합한 3차원 구조를 형성해 배터리 성능과 안정성을 크게 높였다. 기존 바인더 대신 CRP를 사용하면 배터리 용량 유지 성능이 100%가량 향상됐다. 이정태 교수는 “개미굴처럼 생긴 다공성 구조가 충·방전 시 내부 팽창을 흡수해 장기 사용에도 전극의 형태가 안정적으로 유지된다”라고 설명했다.
이정태 교수와 윤의중 박사 공동연구팀은 상용화를 위해 대량 배양 기술 개발과 후보물질 추출 효율을 높이는 연구를 진행할 계획이다. 또한 국내 해조류에서도 유사한 성질을 가진 소재를 발굴하기 위한 추가 연구도 추진한다. 이정태 교수는 “배터리 사용량이 지속적으로 증가함에 따라 지속 가능한 원료의 중요성이 커지는 만큼 바이오소재를 활용한 이차바카라사이트 소재 개발은 앞으로 더욱 주목받을 것”이라고 말했다. 신형철 극지연구소 소장은 “남극을 잘 보존하면서 지혜롭게 활용하기 위한 대한민국 극지연구의 도전은 계속될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 극지연구소와 한국임업진흥원, 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.