- KAIST-연세대-경북대-성균관대 공동연구 성과

이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 람 바브 지싱(왼쪽부터) 박사, 김동원 박사과정, 아메드 무하마드 석사과정, 강정구 교수, 이제덕 석사과정.[KAIST 제공]
이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 람 바브 지싱(왼쪽부터) 박사, 김동원 박사과정, 아메드 무하마드 석사과정, 강정구 교수, 이제덕 석사과정.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 화재 우려가 없고 가격이 저렴한 고출력 차세대 전지 개발에 성공했다.

KAIST는 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 연세대, 경북대, 성균관대와 공동연구를 통해, 인공지능(AI) 기반 이종기능 전기화학 촉매를 활용한 고효율 아연-공기 전지를 개발했다고 4일 밝혔다.

최근 활발하게 연구가 진행되고 있는 아연-공기 전지 배터리의 음극에 사용되는 아연 금속과 공기극*에 필요한 공기는 자연에 풍부하다는 특성 때문에 소재 비용이 적다는 장점이 있다.

고효율 아연-공기 전지를 구현하기 위해서는 충·방전 시에 공기극에서 일어나는 산소 환원 및 산소 발생 반응이 잘 일어나게 하는 이종기능 촉매의 설계가 필수적이다. 하지만 기존 알려진 상용 촉매는 백금, 이리듐 등 귀금속을 기반으로 하고 있어 가격 경쟁력이 있으면서도 높은 활성도를 지닌 촉매 물질의 개발이 필요하다.

공동 연구팀은 아연 금속-공기 전지에 쓰일 값이 저렴한 전이금속산화물 이종접합 촉매 물질을 개발했다. 해당 촉매 물질은 아연-공기 전지에 사용 시에 귀금속 기반 촉매보다 높은 활성도 및 안정성을 나타냈다.

‘공기 아연전지’ 구동 모식도.[KAIST 제공]
‘공기 아연전지’ 구동 모식도.[KAIST 제공]

공동 연구팀은 개발된 이종기능 촉매를 활용해 아연-공기 완전셀을 구성해 고성능 에너지 저장 소자를 구현했다. 구현된 아연-공기 전지는 기존 상용화된 리튬이온 배터리를 뛰어넘는 에너지 밀도를 가짐을 확인했으며, 저렴한 원료 소재 및 안전성으로 인해 향후 전기 자동차, 웨어러블 전자기기 등에 적용할 수 있을 것으로 예상된다.

강정구 교수는 “이번 연구로 개발된 전이금속 산화물 기반의 차세대 촉매 소재는 가격 경쟁력과 더불어 높은 촉매 활성도로 인해 아연-금속 공기 전지의 상용화에 기여할 수 있다”면서 “중·소형 전력원뿐만 아니라 향후 전기 자동차까지 활용 범위를 확대해 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지 스토리지 머터리얼스’에 1월 14일 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com