세계 최초 나노셀룰로오스 이용 ‘리튬-황 종이전지’
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세계 최초 나노셀룰로오스 이용 ‘리튬-황 종이전지’
  • 고주희 기자
  • 승인 2018.11.17 21:27
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산림청 국립산림과학원(원장 이창재)은 7일 울산과학기술원과 공동으로 나무로부터 얻은 나노셀룰로오스(Nanocellulose)를 이용해 폭발위험성이 현저히 낮고, 사용기간이 3배 이상 향상된 차세대 리튬-황 종이전지의 핵심 원천 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
이번에 개발된 리튬-황 종이전지는 기존 전지에서 열에 약해 폭발 위험성이 문제가 되었던 플라스틱 분리막을, 나무 세포를 얇게 쪼갠 차세대 친환경 소재인 나노셀룰로오스로 대체해 고온, 충격 등 분리막 파괴에 의한 폭발위험성을 제거했다.
또한 나노셀룰로오스 분리막과 전극을 일체형으로 만드는 혁신적인 구조변경을 통해 눌리거나 구겨지는 조건에서도 정상적으로 작동하여 안전성을 높였다.
리튬-황 전지는 기존 리튬이온 전지에 사용되는 코발트를 황으로 대체한 것으로 에너지 용량이 2배 이상이며, 원료 가격도 1/35로 절감된다. 
황을 전극으로 사용하여 충전과 방전을 반복하면 황부산물이 생성되는데, 이는 전지의 용량과 수명을 급격히 감소시키는 원인이 된다. 그러나 이번에 개발된 리튬-황 종이전지는 황부산물의 발생을 억제시켜 기존의 리튬-황 전지에 비해 수명이 3배 이상 향상됐다.
또한 리튬-황 종이전지는 형태를 자유롭게 변형할 수 있는데, 굽힘 반복시험에서 기존의 리튬-황 전지 대비 유연성이 2.5배 이상 크게 향상됐을 뿐 아니라 심하게 구긴 상태에서도 전지 성능이 정상적으로 구현됐다. 이는 향후 몸에 착용해 사용하는 휴대전화 등 웨어러블 디바이스에도 활용가능하다.
리튬-황 종이전지는 국립산림과학원 신소재연구팀과 울산과학기술원 이상영 교수 연구팀이 공동으로 개발한 국내 원천기술로 임산공학과 전지공학의 혁신적인 협업 성과로 평가 받고 있다. 이번 연구결과는 이미 국내 특허가 출원됐으며, 현재는 해외 특허출원을 준비 중이다. 또한 관련 논문은 에너지 분야의 세계적 권위지인 「에너지와 환경과학」(Energy and Environmental Science; 인용지수=30.1) 온라인판에 게재됐으며 연구결과의 중요성을 인정받아 표지논문으로 선정됐다.
국립산림과학원 이선영 연구관은 이번 리튬-황 종이전지 개발의 중요성을 “재생가능한 자원인 나무에서 얻을 수 있는 친환경 재료로 전지 원료를 얻은 것”이라 강조했다.  

고주희 기자   webmaster@woodkorea.co.kr

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