전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 제약·바이오

속보

더보기

공기 중 산소로 충전되는 차세대 배터리용 에너지 저장 소재 개발

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

KAIST 강정구 교수와 숙명여대 최경민 교수 공동연구팀
1나노미터 이하 공간에서 생성 동시 안정화되는 원자 수준 촉매 개발

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 공기 중에 널리 퍼져있는 산소로 충전되는 차세대 배터리인 리튬-공기 배터리의 에너지 저장 소재를 개발했다. 기존 리튬-이온 배터리에 비해 약 10배 큰 에너지 밀도를 얻을 수 있어 친환경 전기자동차용 배터리에 널리 쓰일 것으로 기대된다.

KAIST는 신소재공학과 강정구 교수가 숙명여대 화공생명공학부 최경민 교수 연구팀과 공동연구를 통해 원자 수준에서 촉매를 제어하고 분자 단위에서 반응물의 움직임 제어가 가능해 차세대 배터리로 주목받는 리튬-공기 배터리용 에너지 저장 전극 소재(촉매)를 개발했다고 1일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 강정구 KAIST 신소재공학과 교수. [사진=KAIST] 2020.06.01 swiss2pac@newspim.com

연구팀은 이번 소재개발을 위해 기존 나노입자 기반 소재의 한계를 극복하는 원자 수준의 촉매를 제어하는 기술과 금속 유기 구조체(MOFs, Metal-Organic Frameworks)를 형성해 촉매 전구체와 보호체로 사용하는 새로운 개념을 적용했다. 금속 유기 구조체는 1g만으로도 축구장 크기의 넓은 표면적을 갖기 때문에 다양한 분야에 적용 가능한 신소재다.

이와 함께 물 분자의 거동 메커니즘 규명을 통해 물 분자를 하나씩 제어하는 기술도 함께 활용했다. 이 결과, 합성된 원자 수준의 전기화학 촉매는 금속 유기 구조체의 1nm(나노미터) 이하 기공(구멍) 내에서 안정화가 이뤄져서 뛰어난 성능으로 에너지를 저장한다는 사실을 밝혀냈다.

KAIST 신소재공학과 최원호 박사과정이 제1 저자로 참여한 이 연구결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)' 지난달 6일 字에 게재됐다. (논문명 : Autogenous Production and Stabilization of Highly Loaded Sub-Nanometric Particles within Multishell Hollow Metal-Organic Frameworks and Their Utilization for High Performance in Li-O2 Batteries)

리튬-이온 배터리는 낮은 에너지 밀도의 한계로 인해 전기자동차와 같이 높은 에너지 밀도를 요구하는 장치들의 발전 속도를 따라잡지 못하고 있다. 이를 대체하기 위해 다양한 종류의 시스템들이 연구되고 있는데 이 가운데 높은 에너지 밀도의 구현이 가능한 리튬-공기 배터리가 가장 유력한 후보로 꼽힌다.

다만 리튬-공기 배터리는 사이클 수명이 매우 짧아서 이를 개선하기 위해 공기 전극에 촉매를 도입하고 촉매 특성을 개선하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 공동연구팀은 원자 수준의 촉매 도입 후 사이클 수가 3배 정도 증가하는 결과를 얻었다.

또 촉매의 경우 크기가 1nm(나노미터) 이하로 작아지면 서로 뭉치는 현상이 발생해서 성능이 급격하게 떨어진다.

공동연구팀은 이런 문제 해결을 위해 원자 수준 촉매 제어기술을 사용했는데 물 분자가 금속 유기 구조체의 1nm(나노미터) 이하의 공간에서 코발트 이온과 반응해 코발트 수산화물을 형성했고, 그 공간 내부에서도 안정화를 이뤘다. 안정화가 이뤄진 코발트 수산화물은 뭉침 현상이 방지되고, 원자 수준의 크기가 유지되기 때문에 활성도가 향상되면서 리튬-공기 배터리의 사이클 수명 또한 크게 개선되는 결과를 얻었다.

강정구 교수는 "금속-유기 구조체 기공 내에서 원자 수준의 촉매 소재를 동시에 생성하고 안정화하는 기술은 수십만 개의 금속-유기 구조체 종류와 구현되는 촉매 종류에 따라 다양화가 가능하다ˮ면서 "이는 곧 원자 수준의 촉매 개발뿐만 아니라 다양한 소재개발 연구 분야로 확장할 수 있다는 의미ˮ라고 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 글로벌프론티어사업 및 수소에너지혁신기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
충북지사 신용한 45.4% 김영환 40.8% [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 6·3 지방선거 충북지사 선거에 출마한 신용한 더불어민주당 후보와 김영환 국민의힘 후보가 오차범위 안에서 접전을 벌이고 있는 것으로 23일 조사됐다. 종합뉴스통신사 뉴스핌 의뢰로 여론조사 전문기관 리얼미터가 지난 20~21일 충청북도 만 18살 이상 남녀 804명을 대상으로 실시한 충북지사 후보 지지도 조사 결과, 신 후보 45.4%, 김 후보 40.8%였다. 두 후보 간 격차는 4.6%포인트(p)로 오차범위 안이다. '없음' 5.7%, '잘 모름' 8.1%였다. ◆적극 투표층, 신용한 53.8% 김영환 39.8%  지역별로 ▲청주시 신 후보 44.7%, 김 후보 42.0% ▲충주·제천·단양 신 후보 47.0%, 김 후보 41.3% ▲보은·옥천·영동·괴산·증평·진천·음성 신 후보 45.5%, 김 후보 37.9%다. 연령별로는 ▲18~29살 신 후보 30.4%, 김 후보 38.4% ▲30대 신 후보 39.1%, 김 후보 45.4% ▲40대 신 후보 51.8%, 김 후보 36.1% ▲50대 신 후보 62.6%, 김 후보 30.1% ▲60대 신 후보 50.1%, 김 후보 38.3% ▲70대 이상 신 후보 32.5%, 김 후보 58.1%다. 성별로는 ▲남성 신 후보 47.4%, 김 후보 42.1% ▲여성 신 후보 43.4%, 김 후보 39.5%로 오차범위 안의 팽팽의 지지율을 보였다. 지지 정당별로는 민주당 지지층의 84.9%가 신 후보, 7.3%는 김 후보를 지지했다. 국민의힘 지지층의 84.9%는 김 후보, 8.0%는 신 후보를 지지했다. 적극 투표층은 신 후보가 53.8%로 39.8%의 김 후보를 크게 앞섰다. 투표 의향자 중에서는 신 후보 48.5%, 김 후보 42.3%로 오차범위 안 접전이다. '잘 모름' 신 후보 20.8%, 김 후보 34.8%이다. 이번 조사는 무선전화 가상번호 100% 자동응답(ARS) 방식으로 진행됐다. 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.5%p이며 응답률은 7.7%다. 2026년 4월 말 행정안전부 주민등록 인구를 기준으로 성별·연령별·권역별 가중치(림가중)를 적용했다. 모든 여론조사의 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. jeongwon1026@newspim.com 2026-05-23 05:00
사진
靑, 김승룡 소방청장 감찰 착수 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령이 22일 김승룡 소방청장에 대한 즉각적인 진상 확인을 지시해 감찰에 착수했다고 청와대가 밝혔다. 강유정 청와대 수석대변인은 이날 저녁 언론 공지를 통해 이같이 밝혔으며 현재로선 개인 비위로 인한 사유로 전해졌다. [남양주=뉴스핌] 김현우 기자 = 김승룡 소방청장 직무대행이 24일 오후 경기도 남양주 수도권119특수구조대에서 열린 현대자동차그룹-소방청 무인소방로봇 기증식에서 인사말을 하고 있다. 2026.02.24 khwphoto@newspim.com 김 청장은 허석곤 전 청장이 12·3 비상계엄 가담 의혹으로 직위 해제된 지난해 9월부터 소방청장 직무대행을 맡아왔다. 올해 3월 새 청장에 정식 임명됐다. 청와대는 어떤 사유로 김 청장에 대한 감찰에 착수했는지에 대해서는 공개하지 않았다.  일각에서는 업무 추진비와 갑질 의혹이 거론되고 있다. 관용차를 이용하는 과정에서 규정에 어긋난 부적절한 행동을 한 것 아니냐는 얘기도 흘러나온다. 청와대는 감찰 사유에 대해 '개인 비위'라고 설명했지만 구체적인 내용에 대해서는 공개하지 않고 있다. the13ook@newspim.com 2026-05-22 22:45
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동