최근 전기차 화재, 리튬 전지 공장 화재 등으로 리튬 전지에 대한 우려가 커지면서 리튬 대체제에 대한 고민 또한 깊어지고 있는데요. 국내 연구진이 차세대 이차전지 중 하나인 나트륨 이온 전지의 상용화를 앞당길 수 있는 기술을 개발해 기대감을 높이고 있습니다.
[기자]
지난 6월, 리튬 전지를 생산하는 공장 내부에서 연기가 피어오르더니 순식간에 불길이 치솟습니다.
소화기로 진화를 시도하지만, 폭발과 함께 연기가 공장 내부를 가득 채웁니다.
최근 리튬 전지와 전기차 화재가 연이어 발생하면서 리튬 전지는 어느덧 화재 주범으로 인식되고 있습니다.
리튬을 대신해 값싸고 안정적인 대체제 개발이 시급한 상황인데, 소금의 주성분인 나트륨이 주목받고 있습니다.
이에 국내 연구진이 차세대 이차 전지인 '나트륨 이온 전지'에 필요한 하드 카본 음극재를 빠르게 만들 수 있는 기술을 개발했습니다.
나트륨은 리튬보다 매장량이 1천 배 이상 많아 구하기 쉽고, 화재 위험이 적으면서도 최대 영하 20도에서 90% 이상의 성능을 유지할 수 있습니다.
[류경범 / 한국전기연구원 나노융합연구센터 학생 연구자 : 나트륨 이온 전지는 리튬보다 반응성이 낮아서 전지 내부에서의 전기화학적 성능이 좋고, 고속 충·방전에도 유리하고, 더 나아가 저온에서도 성능이 유지된다는 장점이 있습니다.]
지금까지 '나트륨 이온 전지'의 상용화가 어려웠던 건 기존 음극재를 쓸 수 없고 나트륨 이온 전지용 음극재인 '하드 카본'이 필요하기 때문입니다.
문제는 하드 카본을 만들려면 탄화수소 재료를 1천 도 이상의 고온에서 오래 태워야 해 공정이 어렵고 비용도 많이 든다는 겁니다.
이를 극복하기 위해 연구팀은 마이크로파 유도 가열 기술을 활용했습니다.
마치 재료를 전자레인지에 넣고 돌리듯 30초 만에 1,400도 이상으로 고속 가열해 하드 카본을 빠르게 만들었습니다.
[김대호 / 한국전기연구원 나노융합연구센터 박사 : (이번 기술은) 기존 마이크로파 기술과는 다르게 전도성 소재를 선택적으로, 빠른 속도로 가열할 수 있는 새로운 기술입니다.]
연구팀은 마이크로파에 의한 전자기유도 현상과 유도전류에 의한 현상을 한꺼번에 컴퓨터로 계산하는 '멀티피직스 시뮬레이션'을 활용했다고 설명했습니다.
또, 하드 카본의 성능을 높이고 대량 생산할 수 있도록 추가 연구를 이어가 나트륨 이온 전지의 상용화를 앞당기겠다는 계획입니다.
YTN 사이언스 임늘솔 입니다.
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