삼성SDI, ‘꿈의 배터리’ 리튬메탈 난제 해결…한미 공동연구 세계적 결실

삼성SDI 연구소 차세대개발팀장 이승우 부사장. 사진제공 ｜삼성SDI

[스포츠동아 원성열 기자] 삼성SDI 연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈 배터리의 고질적 난제인 수명과 안전성 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술적 돌파구를 마련했다. 삼성SDI는 미국 컬럼비아 대학교와의 산학협력을 통해 배터리 성능을 획기적으로 높인 연구 결과가 에너지 분야 세계 최고 권위 학술지인 ‘줄(Joule)’ 최신호에 게재됐다고 23일 밝혔다.

이번 연구는 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 1.6배나 높으면서도 상용화의 가장 큰 걸림돌이었던 짧은 수명과 폭발 위험성 문제를 한꺼번에 극복했다는 점에서 학계와 산업계의 비상한 관심을 모으고 있다.

삼성SDI와 컬럼비아대 공동연구팀은 ‘겔 고분자 전해질’을 적용해 리튬메탈 배터리의 성능 저하를 일으키는 덴드라이트 현상을 효과적으로 억제하는 데 성공했다. 불소 성분을 함유한 새로운 전해질을 독자적으로 개발해 음극 표면에 안정적인 계면을 형성함으로써 충·방전 시 리튬이 나뭇가지 모양으로 쌓여 배터리 수명을 단축시키고 화재 위험을 높이는 결정을 차단한 것이다. 이번 논문에는 삼성SDI 연구소 이승우 부사장과 삼성SDI 미국연구소(SDIRA) 김용석 소장, 컬럼비아대 위안 양 교수 등이 공동 저자로 참여해 글로벌 산학협력의 모범적인 결실을 다시 한번 보여주었다.

리튬메탈 배터리는 차세대 웨어러블 기기와 미래 모빌리티와 전기차 시장의 판도를 바꿀 핵심 ‘게임체인저’로 평가받는다. 주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 “이번 연구 결과는 리튬메탈 배터리의 취약점으로 지적되던 안전성을 학술적으로 검증받았다는 데 큰 의의가 있다”며 “앞으로도 글로벌 연구 네트워크를 더욱 강화해 차세대 배터리 시장의 기술 초격차 확보에 모든 전사적인 노력을 기울이며 속도를 낼 것”이라고 밝혔다. 컬럼비아대의 위안 양 교수 또한 이번 성과가 차세대 배터리의 상용화 시기를 대폭 앞당기는 중요한 발판이 될 것이라고 높게 평가하며 큰 기대감을 드러냈다.


원성열 기자 sereno@donga.com