김도현-김규태 고려대 교수팀 연구 성과,    종이전극으로 유연성 갖춘 예비전지 개발
일반 전해액 대신 바닷물 넣어도 전력생성,    웨어러블,해상구조 기기 등에 활용 기대돼


종이처럼 유연하게 제작된 예비전지에 전선을 연결해 전구를 켜는 시연장면. 예비전지를 구긴 상태에서도 안정적으로 전력이 생성돼 전구의 빛을 밝히고 있다.          

인체에 부착하는 각종 착용형 전자기기(웨어러블 기기)들이 속속 나오면서 안정적으로 예비전력을 제공할 배터리의 필요성이 늘고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 종이처럼 구길 수 있고, 장기간 보존 가능한 신개념 예비전지를 개발해 눈길을 끈다.

고려대학교는 김도현 전기전자공학부 연구교수와 김규태 교수 연구팀이 이처럼 유연성과 보존성을 갖춘 예비전지를 개발했다고 14일 밝혔다. 예비전지란 평상시에는 활성화되어 있지 않다가 필요할 때 전지에 전해액을 주입하여 즉시 전기를 생산하는 배터리여서 장기보존해도 자연방전 현상을 피할 수 있다.

기존의 예비전지들은 전형적인 배터리 구조 및 형상에 머물러 있어서 휴대하기 불편했다. 반면 김도현·김규태 교수팀이 개발한 예비전지는 접고 구겨도 될 정도로 유연한 종이전극을 사용해 다양한 조건에서 휴대하는데 적합하다. 해당 종이전극은 알루미늄 금속을 음극으로, 탄소나노튜브와 셀룰로스(cellulose)를 양극으로 삼아 제작됐다.


종이처럼 구길 수 있는 예비전지의 구조. 음극으로 알루미늄 금속, 양극으로 탄소나노튜브 및 셀룰로스를 사용했다.          

해당 예비전지를 사용하려면 우선 전지의 표면에 있는 구멍을 통해서 전해액을 주입한다. 그러면 전지는 공기를 연료로 사용하여 음극으로 사용되는 알루미늄 금속을 수산화 알루미늄으로 바꾼다. 이 과정에서 전자가 발생하면서 전력이 생성된다. 전압은 주입하는 전해액의 종류에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 심지어 바닷물을 주입해도 안정적으로 전력을 생성한다. 전지를 종이처럼 구겨도 전기가 안정적으로 나온다. 따라서 앞으로 유연하게 구부리고 펼 수 있는 플렉서블 기기의 전력원 뿐만 아니라 해상구조용, 군용 및 재난용 비상전원으로도 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

이번 연구 내용은 영국 왕립화학회( RSC) 인터넷 홈페이지에 ‘Giving longer life to wearable batteries(웨어러블 전지의 수명 연장하기)’라는 제목의 기사로 소개됐다. 정식 논문 제목은 ‘Foldable water-activated reserve battery with diverse voltages’다.(서울경제, 2020년 7월 14일)

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