[뉴스핌=김겨레 기자] 삼성전자가 '꿈의 배터리' 기술을 개발했다. 스마트폰 배터리 충전 시간을 현재 1시간 가량에서 12분으로 단축할 수 있게 됐다. 

그래핀볼의 확대 이미지 <사진=삼성전자>

삼성전자는 종합기술원(손인혁·두석광 연구팀)이 기존 리튬이온전지보다 충전용량은 45% 높이고 충전속도를 5배 이상 빠르게 할 수 있는 배터리 소재 '그래핀 볼' 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.

회사측에 따르면 이번 연구에는 삼성SDI와 서울대학교 화공생물공학부 최장욱 교수팀이 공동 참여했다. 미국과 한국에 각각 2개의 관련 특허도 출원했다.

그래핀이란 흑연에서 나노미터(nm) 단위로 벗겨낸 얇은 탄소 원자막이다. 물리, 화학적 안정도가 높아 배터리, 디스플레이 등에서 신소재로 각광받고 있다.

구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다는 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 급속 충전용으로 이상적인 소재로 꼽힌다. 

기존 배터리는 고속충전 기술을 사용하더라도 완전충전에 한 시간 가까이 걸리지만 이 그래핀볼을 리튬이온전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 12분이면 완전 충전이 가능하다. 또 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60도(℃)까지 안정성이 유지된다.

종합기술원은 강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명했다.

논문 제 1저자인 손인혁 전문연구원은 "이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다"며 "최근 급격히 성장하는 모바일 기기와 전기자동차 시장 확대에 맞춰 2차전지 기술을 지속 발전시킬 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 최근 과학저널 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인에 '그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현'이라는 제목으로 게재됐다. 

[뉴스핌 Newspim] 김겨레 기자 (re9709@newspim.com)