폭발 걱정없는 배터리기술 개발
노트북, 휴대전화기 등 일상생활에서 많이 쓰이는 충전 배터리를 열어보면 대부분 ‘Li’나 ‘Li-ion’이라고 적혀 있는 문구를 볼 수 있다. 바로 리튬전지라는 뜻이다.
리튬(Li)은 에너지 밀도가 높아서 한 번 충전하면 오래 사용할 수 있다는 장점 때문에 전기·전자·통신기기의 배터리 소재로 널리 쓰이고 있다. 그 힘도 다른 소재에 비해 탁월한 것으로 알려져 있다. 특히 우리나라는 전 세계 리튬전지 분리막의 30% 이상을 소비하는 대규모 시장을 갖고 있다. 2010년 우리나라 시장규모는 3500억원에 달해 세계 시장 규모(1조원)의 약 35%를 넘어설 것으로 전망되고 있다.
하지만 에너지 밀도가 높은 리튬은 고열이나 충격에 폭발할 가능성 또한 높다. 노트북, 휴대전화 등이 폭발했다는 뉴스가 종종 들리는 것은 이 때문이다.
이 같은 휴대전화기, 노트북의 폭발 가능성을 획기적으로 낮춰주는 배터리 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국원자력연구원 노영창 박사팀은 고열이나 충격에도 쉽게 폭발하지 않는 리튬 2차전지의 ‘전지막(seperator)’ 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.
리튬 2차전지에는 양극(+)과 음극(-)을 나누는 전지 분리막이 있는데, 이 막이 전지의 효율과 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 배터리 속 분리막이 파열되거나 수축되면 배터리 내의 고체 리튬이온과 액체 전해질이 뒤섞여 격렬한 화학반응을 일으켜 폭발로 이어지기 때문이다.
노 박사팀은 리튬 2차전지 전지막 소재인 폴리에틸렌에 방사선의 일종인 전자선을 조사해 전지막의 내열성을 획기적으로 높임으로써 폭발 위험성을 크게 낮춘 전지막 개발에 성공했다. 노 박사는 “새로 개발한 전지막은 리튬 2차전지의 온도가 비정상적으로 상승할 경우 수축이 크게 일어나지 않아 화재와 폭발 등 사고를 방지할 수 있다.”고 설명했다. 그는 “휴대전화 배터리는 리튬 함량이 적어서 폭발해도 손상이 심하지 않지만 향후 보급이 확대될 전기자동차나 하이브리드차가 리튬 전지의 안정성을 확보하지 못해 폭발하게 되면 이는 곧 크고 작은 인명피해로 이어지게 될 것”이라면서 “리튬 차량에 폭발 위험성을 낮춘 전지막 기술이 적용되면 배터리 폭발은 걱정하지 않아도 될 것”이라고 말했다.
한편 한국원자력연구원은 이와 관련한 국내 특허 2건을 출원했으며 관련 기업에 기술 이전을 추진할 계획이다.
이영준기자 apple@seoul.co.kr