KPI뉴스 - "차세대 해수전지 성능, 검은색 옷 입혀 대폭 증가시킨다"

  • 흐림문경28.4℃
  • 흐림순창군27.9℃
  • 흐림세종27.8℃
  • 비대전28.1℃
  • 구름많음동해23.5℃
  • 구름많음인제28.2℃
  • 흐림산청26.0℃
  • 흐림고창군27.3℃
  • 비부산23.8℃
  • 흐림울릉도26.0℃
  • 흐림부안26.2℃
  • 흐림진주25.0℃
  • 흐림김해시26.1℃
  • 흐림고산23.8℃
  • 비청주30.1℃
  • 흐림청송군28.1℃
  • 흐림정읍28.0℃
  • 흐림밀양27.3℃
  • 흐림목포26.1℃
  • 흐림양산시26.4℃
  • 흐림해남24.4℃
  • 비울산24.8℃
  • 흐림제주25.8℃
  • 흐림완도23.5℃
  • 흐림추풍령26.2℃
  • 흐림상주28.5℃
  • 흐림강진군25.2℃
  • 흐림강화29.6℃
  • 흐림군산25.5℃
  • 비서귀포23.9℃
  • 흐림정선군25.0℃
  • 흐림남원27.6℃
  • 흐림남해24.5℃
  • 흐림광양시24.8℃
  • 흐림서청주28.8℃
  • 흐림통영23.7℃
  • 구름많음북춘천33.4℃
  • 흐림동두천32.0℃
  • 흐림원주32.2℃
  • 구름많음춘천33.3℃
  • 흐림여수23.6℃
  • 흐림대관령20.6℃
  • 흐림봉화27.6℃
  • 흐림제천28.0℃
  • 비홍성27.5℃
  • 흐림안동28.5℃
  • 안개흑산도20.2℃
  • 흐림함양군26.4℃
  • 흐림순천24.4℃
  • 비북부산26.0℃
  • 흐림북강릉23.7℃
  • 흐림성산23.2℃
  • 비포항26.0℃
  • 흐림보령24.5℃
  • 비창원24.6℃
  • 흐림구미28.6℃
  • 구름많음홍천32.4℃
  • 구름많음속초24.3℃
  • 흐림수원29.7℃
  • 흐림장흥24.8℃
  • 흐림보은27.8℃
  • 흐림광주28.0℃
  • 흐림북창원27.0℃
  • 흐림장수24.7℃
  • 흐림부여27.3℃
  • 흐림서산26.0℃
  • 흐림의성29.7℃
  • 흐림서울31.4℃
  • 흐림백령도23.1℃
  • 흐림고창27.5℃
  • 흐림의령군26.5℃
  • 구름많음이천29.3℃
  • 흐림대구28.0℃
  • 흐림영천27.2℃
  • 흐림전주27.6℃
  • 흐림강릉25.2℃
  • 흐림보성군25.2℃
  • 흐림고흥24.3℃
  • 흐림합천26.8℃
  • 흐림울진24.1℃
  • 구름많음철원32.0℃
  • 흐림금산26.2℃
  • 흐림양평25.9℃
  • 흐림영월30.7℃
  • 흐림충주30.7℃
  • 흐림태백26.1℃
  • 흐림영덕24.7℃
  • 흐림진도군23.9℃
  • 흐림파주29.7℃
  • 흐림천안29.1℃
  • 흐림거창25.5℃
  • 흐림경주시26.5℃
  • 흐림거제23.0℃
  • 흐림인천30.4℃
  • 흐림영주28.8℃
  • 흐림영광군26.6℃
  • 흐림임실27.7℃

"차세대 해수전지 성능, 검은색 옷 입혀 대폭 증가시킨다"

최재호 기자
기사승인 : 2023-03-20 08:15:44
"다양한 차세대 배터리 상용화 앞당기는데 기여"
UNIST 이동욱 교수팀, 티타늄 표면에 TiC로 코팅
탄소집전체 부식 억제로 성능↑…국제학술지 게재
슈퍼히어로 영화에는 항상 연약하거나 평범한 주인공이 등장한다. 이런 주인공은 특정한 계기를 통해 '슈트'(정장)를 장착하면서 특별한 능력을 갖게 된다.

이런 흥미로운 현상을 착안, 차세대 해수전지에 검은 색 옷을 입히는 방법으로 그 성능을 크게 증가시키는 연구가 진행돼 주목받고 있다고 울산과학기술원이 20일 전했다.

▲ 이번 연구를 진행한 유니스트 연구진의 모습. 윗줄 왼쪽부터 이건우 연구원, 이동욱 교수, 아랫줄 왼쪽부터 송인우 연구원, 백명진 연구조교수 [울산과학기술원 제공]

UNIST 에너지화학공학과 이동욱 교수는 해수전지에서 집전체로 쓰이는 티타늄(Ti)의 표면에 티타늄카바이드(TiC)라는 검정색 슈트를 입혀 해수전지의 성능을 대폭 증가시키는 기술을 개발했다.

특히, 이 과정에서 탄소집전체의 부식현상(corrosion)이 억제됨을 발견했다. 이를 체계적으로 분석해 향후 새로운 해수전지 금속 집전체 연구의 설계에 도움이 될 전망이다.

집전체는 전자가 이동하는 통로가 되는 소재를 일컫는다. 그 중 해수전지의 양극 집전체는 탄소 집전체와 티타늄 금속 집전체로 이뤄져 있다. 티타늄 금속 집전체는 해수와 작용했을 때 안정성이 높아 널리 사용되고 있다.

하지만 해수전지 및 다른 전지들에서 종종 발생하는 탄소집전체의 부식현상은 전지의 싸이클 안정성을 약화시키는 주요 원인으로 꼽힌다. 따라서 높은 안정성을 갖기 위해 탄소집전체의 부식을 억제하는 것은 무엇보다 중요하다. 

연구팀은 이런 집전체의 부식을 막아 해수전지의 효율을 높이기 위한 방법을 고안했다. 연구팀이 개발한 TiC를 코팅한 티타늄(Black Ti)은 해수환경에서 화학적, 전기화학적, 기계적 안정성을 보였다.

개발한 집전체를 해수전지에 이용할 경우 coin 타입 셀은 기존 대비 사이클의 성능은 4배, 출력 성능은 30% 향상됐다. 전압 간격은 20% 수준으로 감소했다.

또한 대용량 셀인 prismatic 타입 셀에도 적용에도 성공해 출력 성능이 15% 증가하고 저항과 전압 간격은 각각 25%, 20%가 감소한다는 결과값을 도출했다. 연구팀은, 성능 향상 요인이 탄소집전체의 부식을 억제하는 것에서 기인하였음을 정량적·정성적으로 확인했다.

제1 저자인 조윤종 연구원은 "해수전지는 바닷물을 양극물질로 이용한 차세대 배터리 시스템"이라며 "이번 연구를 통해 간단한 방식으로 제작한 집전체가 해수전지뿐 아니라, 연료전지, 플로우 전지, 금속 공기 배터리 등의 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것"이라고 기대했다. 

이번 연구는 한국연구재단(NRF), 한국에너지기술평가원(KETEP)과 UNIST의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 재료과학 분야의 권위적 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈 'Advanced functional materials'에 온라인에 2월 20일 게재됐다.

▲제1 저자 조윤종 연구원

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]