강기석 KAIST 신소재공학과 교수팀과 박찬범 교수팀이 뼈의 형성과정을 모방, ‘리튬이차전지용 전극소재 합성을 위한 원천기술’ 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

뼈는 자연계에 존재하는 대표적 나노복합소재다. 콜라겐이라는 단백질 섬유를 따라 칼슘인산염 나노결정이 생성·성장함으로써 생성된다. 연구팀은 이런 자연현상을 모방해 차세대 고안전성 리튬전지용 양극소재인 철인산염을 나노튜브 형태로 합성하는 데 성공했다.
◀ 강기석 교수
 
리튬이차전지의 성능을 향상시키기 위해선 에너지를 저장하거나 방출하기 위한 리튬의 빠른 이동이 필수적이다. 이를 위해 전극소재의 구조를 나노화하면 표면적이 넓어지고, 리튬 확산에 필요한 거리가 짧아지기 때문에 보다 효과적으로 에너지를 저장하거나 방출할 수 있다. 이 기술은 3차원 나노구조를 갖는 생체재료 위에 철인산염을 균일하게 성장시킨 후 생체재료를 효과적으로 제거, 나노튜브구조를 얻는 것이다.

연구팀은 “철인산염 나노튜브가 차세대 리튬이차전지 전극소재로써 매우 우수하다는 점을 확인했다”며 “이번 연구는 생체재료분야와 리튬전지분야 간 융합연구를 통해 이뤄졌으며, 기술적인 돌파구가 필요한 리튬전지개발에 새로운 해결방안이 될 수 있다”고 평가했다.
                                                           박찬범 교수▶

이번 연구결과는 재료분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 12월 21일자 온라인판에 실렸다. 또 그 중요성을 인정받아 ‘네이처 퍼블리싱 그룹(Nature Publishing Group)’ 아시아 판에도 소개됐다.