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[IT뉴스]폭발위험 없는 ‘나트륨 이온전지’…韓 연구진 “상용화 난제 해결”

온카뱅크관리자

2024-10-07 09:00:57

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 한국전기연구원, 마이크로파 가열로 하드카본 음극재 30초만 제조 성공</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="XXEvMTSgz2">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="ZzvFj3tsu9" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 김대호(앞줄 왼쪽부터), 박종환 박사 연구팀. [한국전기연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/ned/20241007090100165brhm.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="YPAhPlCn74" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/ned/20241007090100165brhm.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 김대호(앞줄 왼쪽부터), 박종환 박사 연구팀. [한국전기연구원 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="5PF9C2KGFK" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 김대호·박종환 박사팀이 전자레인지의 원리인 마이크로파 유도 가열 기술을 활용해 ‘나트륨 이온 전지’의 하드카본 음극을 30초 만에 신속 제조하는 획기적인 공정 기술을 개발했다.</p>
          <p dmcf-pid="1Q32hV9Hpb" dmcf-ptype="general">차세대 이차전지 중 하나인 나트륨 이온 전지는 현재 가장 많이 사용되는 리튬(Li)을 나트륨(Na)으로 대체한 것이다. 소금의 주성분인 나트륨은 매장량이 리튬의 1천 배 이상으로 많고, 채굴 및 제련도 쉽다. 또한 나트륨의 반응성이 리튬보다 낮아 전지 내부에서의 전기화학적 안정성이 높고, 고속 충·방전에 유리하며, 낮은 온도에서도 성능이 잘 유지된다는 장점이 있다.</p>
          <p dmcf-pid="tx0Vlf2XFB" dmcf-ptype="general">하지만, 나트륨 이온 전지는 제조 과정이 매우 까다로워 리튬이온전지 대비 에너지 밀도가 낮고, 수명이 길지 않다는 단점을 가지고 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 입자가 크기 때문에 기존 음극재인 흑연보다 층간 거리가 큰 하드 카본이 활용된다.</p>
          <p dmcf-pid="F5wyeWTN3q" dmcf-ptype="general">하드 카본은 자연계에 존재하지 않아 인공적으로 만들어야 하는데, 그 과정이 매우 까다롭다. 식물 및 고분자의 주요 구성원인 탄화수소 재료를 공기가 통하지 않는 공간에서 1000℃ 이상의 고온으로 장시간 태워야만 하드 카본을 만들 수 있다. 일명 ‘탄화 공정’이 필요해 경제적·환경적으로 부담이 되고, 이는 곧 나트륨 이온 전지의 상용화를 막는 원인 중 하나였다.</p>
          <div dmcf-pid="31rWdYyjFz" dmcf-ptype="general">
           <p>김대호·박종환 박사팀은 전자레인지의 원리인 ‘마이크로파(Microwave)’를 활용해 급속 가열을 이용하는 방법을 제시했다. 먼저 고분자 원료에 전기가 잘 통하는 신소재인 탄소나노튜브를 소량 섞어 필름을 만든다. 그리고 여기에 마이크로파 자기장을 가해주면 탄소나노튜브에 유도 전류가 발생하게 되고, 필름 소재만 30초 만에 선택적으로 1400℃ 이상 고속 가열되는 원리다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="0tmYJGWA37" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="마이크로파 유도 가열 장치.[한국전기연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/ned/20241007090102316jnug.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="HiAhPlCn0V" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/ned/20241007090102316jnug.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            마이크로파 유도 가열 장치.[한국전기연구원 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="p3OHnXGk0u" dmcf-ptype="general">핵심 기법은 연구진이 자체 개발한 ‘멀티피직스 시뮬레이션’이다. 이를 통해 마이크로파 대역의 전자기장이 나노소재에 가해질 때 일어나는 복잡한 과정을 근원적으로 이해하고, 나트륨 이온 전지 음극재를 제조하는 신개념 공정 방식을 창조해 낼 수 있었다.</p>
          <p dmcf-pid="U0IXLZHE7U" dmcf-ptype="general">김대호 박사는 “우리의 마이크로파 유도 가열 기술은 하드 카본을 빠르고 쉽게 제조할 수 있어 나트륨 이온 전지의 상용화에 크게 기여할 것”이라고 전했다.</p>
          <p dmcf-pid="u7StNF1mup" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 게재됐다.</p>
          <p dmcf-pid="7zvFj3tsF0" dmcf-ptype="general">향후 연구팀은 음극재의 성능을 높이기 위한 노력을 계속해 나갈 예정이며, 대면적의 하드 카본 필름을 연속적으로 대량 생산할 수 있는 기술도 개발한다는 목표다.</p>
          <p dmcf-pid="zqT3A0FOz3" dmcf-ptype="general">nbgkoo@heraldcorp.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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