[백조실험실21]나노 복합체로 만든 나트륨이온이차전지

정경윤 KIST 박사팀 내놓아

[아시아경제 정종오 기자] 21세기는 과학기술의 시대이다. 과학기술은 백조(白鳥)를 닮았다. 결과물은 매우 우아하고 획기적이다. 성과물이 나오기 까지 물밑에서 수없이 많은 발이 움직이고 있다. 그 과정은 힘들고 시간이 오래 걸린다. 연구원들의 발짓이 우아한 백조를 만드는 하나의 밑거름이다. 과학기술은 또한 백조(百兆)시대를 열 것이다. 하나의 기술이 100조 원의 가치를 창출한다. '백조 실험실'은 하나의 성과물을 만들기 위해 노력하는 실험실 현장의 이야기를 매주 한 번씩 담는다.[편집자 주]
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나노 소재 복합화를 통한 경제성 있는 나트륨이온이차전지 전극 소재가 개발돼 관심을 모으고 있다. 기존 화석 연료를 주로 사용하던 에너지원은 점차 재생 가능한 에너지를 활용하는 신재생에너지로 이동하고 있다. 신재생에너지의 대표적 예는 태양광, 풍력, 수력과 조력 등이다. 신재생에너지에 문제점이 없는 것은 아니다. 자연 현상에 의존하기 때문에 에너지 발생이 지속적이지 못하다. 또 생산된 전기 에너지를 즉시 사용할 수 있는 것도 아니다.

▲정경윤 박사

정경윤 한국과학기술연구원(KIST) 에너지융합연구단 박사팀이 새로운 나노복합체(플루오린화 주석)와 탄소(C)를 기반으로 '나트륨이온전지'에 사용되는 새로운 음극재 개발에 성공했다. 연구팀이 개발한 음극재는 나노 크기의 플루오린화 주석(SnF2)과 고전도성 아세틸렌 블랙(C)을 섞어 만든 것이다. 연구팀은 제조 환경을 적절히 조절해 두꺼운 탄소 층으로 나노복합체를 만들어 나트륨이온전지에 적용하는 기술을 내놓다.

복합화되지 않은 SnF2 전극의 가역 용량(323mAh/g)과 비교했을 때 그 효율성이 약 두 배 정도 향상됐음이 확인됐다. 수명 특성 또한 높아졌다. 복합화되지 않은 SnF2 전극은 지속적 용량 감소를 나타내며 충·방전을 50회 정도 했을 때 49mAh/g의 용량을 나타냈다. 반면 나노 복합체 음극 전극은 동일한 충·방전 회차 때 337mAh/g의 높은 용량을 유지했다.

정 박사는 "이번 연구에서 개발된 나노 복합체를 나트륨이온이차전지에 적용해 전지 성능(에너지밀도)을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것"이라며 "앞으로 나트륨이온이차전지를 에너지 저장 시스템에 적용하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr