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고무줄처럼 늘어나고 전기도 잘 통하는 배터리 개발

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연세대 김병수·포항공대 박수진 교수 연구
폴리우레탄·금 나노입자 이용
기존 합성고무 전극 대비 재현성 높여

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 자유자재로 형태를 구현할 수 있는 디포머블(deformable) 디바이스의 필수요소인 늘어나는(stretchable) 배터리의 고질적인 전도성 저하 문제가 국내 연구진에 의해 돌파구를 찾았다.

28일 한국연구재단(이사장 노정혜)에 따르면 연세대 화학과 김병수·포항공대 화학과 박수진·미국 미시간대 니콜라스 코토브 교수 연구팀은 우수한 전도성을 지닌 유연하고 신축성 있는 전극과 배터리를 개발했다.

적층된 밀도구배 탄성전극 제조 : 폴리우레탄과 금나노입자를 다양한 조성비로 복합체를 형성시킨 뒤, 전도성 층과 신축성 층을 번갈아가면서 진공 탈수 방식으로 계층 수 조절을 하며 적층시킨 뒤 밀도 구배된 탄성전극을 제조했다. 2019.07.28. [그림=연세대]

신축성 있는 전자기기에 쓰일 수 있는 늘어나는 전극에 대한 연구가 활발하지만 전극이 늘어나는 과정에서 전도층이 파열되면서 전도성이 떨어져 배터리의 용량 저하로 이어지는 것이 문제였다.

이를 극복하기 위해 기판 위에 전도층을 패턴화하거나 기판을 주름지게 하는 방법이 시도됐지만, 공정이 복잡하고 도포된 표면에만 전기가 흐르는 한계가 있었다. 연구팀은 문제해결을 위해 고무 탄성을 갖는 폴리우레탄(PU)과 전도성이 우수한 금 나노입자를 간단하게 전기적 인력을 통해 혼합하는 방식으로, 금속처럼 전기가 통하면서 고무줄처럼 늘어나는 전극을 제조했다.

공기청정기 필터에 먼지가 달라붙거나 머리카락이 풍선에 붙는 현상 등 일상에서 목격할 수 있는 전기적 인력을 이용한 비교적 단순한 공정이다. 그러면서 신축성은 유지하고 저항 값을 금속 수준으로 내렸다.

또한 폴리우레탄과 금 나노입자의 비율이 다른 두 종류의 복합체를 번갈아 쌓아 전극의 표면에서뿐만 아니라 위에서부터 아래까지 수직 방향으로도 전기가 흐르도록 만들었다.

나아가 개발된 신축성 전극을 리튬 이차전지에 적용해 배터리 길이가 30% 이상 늘어나는 물리적 변형에도 우수한 안정성을 나타내는 것을 확인했다.

김병수 교수는 "기존 신축성 전극과 달리 신축성과 전기적 전도 방향성에 제약받지 않기 때문에 다양한 용도에 맞게 정교한 조절이 가능하다ˮ고 의의를 설명했다. 박수진 교수는 "배터리 집전체뿐만 아니라 미래의 신축성 디스플레이와 전자기기에 응용될 것으로 기대한다ˮ고 평가했다.

연구결과는 미국과학진흥회(AAAS)에서 발행하는 저명한 학술지 `사이언스 어드벤시스(Science Advances)' 7월 26일자에 게재됐다.

kimys@newspim.com

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9월 북극항로 첫 시범운항 [부산=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 해양수산부가 올해 북극항로 개척에 본격 나선다. 오는 8월 말에서 9월 중 컨테이너선(3000TEU급)을 투입해 시범운항을 실시할 예정이다. 이를 위해 상반기 중 시범운항에 참여할 선사 및 화주를 모집해 선정할 방침이다. ◆ 북극항로 개척 원년…첫 시범운항 주목 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)은 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 이 같은 내용을 포함한 새해 정책방향을 제시했다. 그는 "오는 9월 전후에 시범운항을 할 수 있도록 준비하고 있다"면서 "3000TEU급 컨테이너선을 투입할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "3000TEU급 컨테이너선이 대형에 비하면 작다고 할 수 있지만, 크기는 중요하지 않다"면서 "중국이 지난해 운항한 선박도 4000TEU급 수준"이라고 설명했다. 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)이 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 새해 정책방향을 설명하고 있다. [사진=해양수산부] 2026.01.06 dream@newspim.com 김 대행은 "시범운항을 위해 올해 상반기 중에는 선사와 화주를 선정할 예정"이라면서 "시범운항이라는 면에서 여러 가지 인센티브를 제공할 방침"이라고 밝혔다. 다만 "선사가 선정되면 선사가 희망하는 게 있기 때문에 이를 반영해서 잘 결정하겠다"고 덧붙였다. 부산신청사 건립과 관련해서는 "내년 예산에 (신청사)설계비를 반영할 예정"이라면서 "내년부터 구체적인 (청사 건립)절차를 시작할 계획"이라고 밝혔다. UN해양총회 개최지와 관련해서는 "개최도시 선정은 UN과도 협의해야 할 사항"이라면서 "(유치에)관심 있는 도시들과 협의해서 결정하겠다"고 설명했다. ◆ 부산해양수도 조성 첫발…유관기관 모으기 가속 김 대행은 지난 5일 부산청사에서 열린 해수부 시무식에서 신년사를 통해 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"고 제시했다. 이를 위해 해양수산분야 유관기관을 부산으로 모으는 작업이 본격화될 전망이다. 해수부 산하기관들도 올해 부산 이전이 본격화될 것으로 보인다.  김 대행은 "기업, 공공기관, 해사법원, 동남권투자공사 등이 집적화된 해양클러스터 조성을 추진해 나가겠다"면서 "부산항을 세계 최대 규모의 항만으로 개발하고, 터미널 운영 효율화와 종합 항만서비스 제공을 통해 글로벌 물류 요충지로 성장시키겠다"고 다짐했다. 이어 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"면서 "부산에서 로테르담까지 북극항로 시범운항을 추진하고 해양수도권 육성전략을 조속히 수립하겠다"고 강조했다. 2026년 해양수산부 업무계획 [자료=해양수산부] 2025.12.23 dream@newspim.com dream@newspim.com 2026-01-06 11:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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