미래창조과학부는 18일 이진우(화공) 교수와 황종국(박사) 씨가 서로 다른 크기의 기공이 개미집처럼 연결된 산화물을 합성하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구 성과는 화학 분야 국제학술지인 미국 화학회지<Journal of the American Chemical Society> 온라인판 10월 자에 게재됐다.
소재에 큰 기공이 있으면 반응 물질의 전달이 빨라지고, 작은 기공은 반응 면적을 넓히는 장점이 있다. 하지만 지금까지는 크기가 다른 주형(물체를 만들 때 틀로 쓰이는 모형)을 단순 혼합하는 방식을 사용해 기공 구조가 불규칙하고 합성 공정이 매우 복잡하다는 한계를 지녔다.
연구팀은 원료 물질을 혼합하고 열처리하는 비교적 간단한 공정을 통해 2~50nm의 메조 기공 구조체에 50nm이상의 매크로 기공이 동시에 분포하는 무기질 산화물을 만들어냈다.
이 다공성 산화물을 음극재로 적용한 리튬이온전지는 기존 대비 충전 속도가 7배 이상 우수한 것으로 확인됐다. 개미집처럼 연결된 매크로 기공을 통해 전해질과 이온의 전달 속도가 월등히 빨라졌기 때문이라고 연구팀은 전했다.
연구팀은 “차세대 성장동력으로 주목받는 에너지 저장장치 등의 성능을 크게 개선할 수 있는 기폭제가 될 것”이라며 “추가 연구가 제대로 이뤄지면 약 5년 뒤에는 상용화 기술 확보가 가능하다”라고 밝혔다.