바이러스 이용한 고출력 리튬 이차전지 개발

교육과학기술부(장관 안병만)는 우리나라 과학자들이 주도하는 한·미 공동연구팀이 바이오 기술과 나노기술을 융합해 고출력 리튬 이차전지를 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 연구에는 제1저자인 이윤정 씨와 이현정 씨 등 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 안젤라 벨처(Angela Belcher) 교수팀과 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 강기석 교수팀이 참여했으며 연구결과는 과학기술분야 최고 권위지인 '사이언스(Science)'지 3일자에 게재된다.

리튬 이차전지는 현재 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등에 널리 쓰이고 있으며 하이브리드 전기 자동차 등의 동력원 및 전력 저장시스템용 대형전지의 핵심으로도 주목받고 있다. 하지만 기존의 리튬 이차전지는 수명, 출력 밀도, 안전성 등에 결함이 있어 이에 대한 연구개발이 경쟁적으로 진행되고 있다.

공동연구팀은 두께가 10나노미터에 불과한 'M13'라는 바이러스의 유전자를 활용해 연구를 진행했다. 이 바이러스는 자연에 대량 존재하며 인체에 무해하다. 연구팀은 이 바이러스 몸통에는 양극재료, 꼬리에는 탄소나노튜브가 선택적으로 달라붙게 했다. 연구팀은 이같은 방법으로 양극재료를 제조하면 리튬이온의 이탈속도가 증가하면서 탄소나노튜브로 인해 전기전도도가 증가돼 고출력의 리튬 이차전지 제조가 가능하다고 설명했다.

연구팀 측은 "이렇게 제조된 양극재료는 기존보다 출력 특성이 10배 가까이 좋아지는 것은 물론 안정성이 높아져 폭발 위험도 감소하는 것을 관찰했다"며 "이 결과는 고출력의 이차전지 제조뿐만 아니라 새로운 이차전지 양극재료를 찾는데도 큰 역할을 할 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이 논문의 제1저자인 이윤정 씨는 "이번 연구를 통해 양극과 음극 모두 바이러스를 통해 구현할 수 있다는 것을 밝힘으로써 바이러스 배터리가 가능하다는 것을 입증했다"고 설명했다.

또 강기석 교수는 "이번 연구성과는 나노, 바이오, 에너지 분야의 상호 교류를 통해 시너지 효과를 냈다는 데 의미가 있다"고 덧붙였다.


김철현 기자 kch@asiae.co.kr