문상현금화 UNIST, 전기차 배터리 출력 75% 높인 전극 개발···주행거리·출력 동시 확보 > 견적문의

문상현금화 UNIST, 전기차 배터리 출력 75% 높인 전극 개발···주행거리·출력 동시 확보

작성일 26-01-07 16:54

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문상현금화 전기차 주행거리 확대의 걸림돌로 지적돼 온 출력 저하 문제를 해결할 배터리 전극 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 주행거리가 늘어나도 오르막길 가속에서 힘이 떨어지지 않는 전기차 개발에 청신호가 켜졌다.
울산과학기술원(UNIST)은 정경민 에너지화학공학과 교수팀이 전기차에 사용되는 배터리 출력을 기존 대비 약 75% 높인 대용량 전극을 개발했다고 5일 밝혔다.
전기차 시장에서 핵심 경쟁력으로 꼽히는 요소는 주행거리다. 이를 늘리기 위해 배터리 전극을 두껍게 쌓는 ‘후막 전극’ 기술이 활용되지만, 전극이 두꺼워질수록 리튬이온 이동 경로가 길어지고 구조가 복잡해져 순간 출력이 저하되는 한계가 있었다. 이로 인해 오르막길 가속 등 고출력이 필요한 상황에서 성능 저하가 발생해 왔다.
정 교수팀이 개발한 전극은 면적당 용량이 10㎃h/㎠에 달하는 고용량임에도 우수한 출력 성능을 유지하는 것이 특징이다. 30분 이내 완전 충·방전이 이뤄지는 고출력 조건에서 기존 전극의 면적당 용량이 0.98mAh/㎠에 그친 반면, 새 전극은 1.71㎃h/㎠를 기록했다. 짧은 시간에 활용 가능한 전기 에너지가 약 75% 증가한 셈이다.
연구팀은 전극 내부 기공 구조에 주목해 새로운 전극 설계 방식을 제시했다. 전극에는 리튬이온 이동이 비교적 원활한 큰 기공(입자 간 기공)과, 도전재·바인더가 뭉치며 형성되는 미세 기공(CBD 구조)이 공존하는데, 이 가운데 미세 기공이 이온 이동을 방해한다는 점에 착안했다.
정 교수팀은 이중공극 전송선 모델(DTLM)을 자체 개발해 제조 공정과 도전재 함량을 정밀하게 조절하는 방식으로 전극 내부 구조를 최적화했다. 이를 통해 고용량과 고출력을 동시에 구현하는 데 성공했다.
정 교수는 “이번 성과는 설계 난도가 높은 리튬인산철(LFP) 배터리 등 차세대 배터리 기술 개발에도 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 에너지·환경 분야 국제 학술지인 Advanced Energy Materials에 게재됐다.
‘국민 생선’으로 불리며 서민 밥상을 책임져온 고등어가 점점 귀해지고 있다. 기후 위기로 국내 어획량이 급감한 데다 국내 소비량의 절반가량을 차지하는 노르웨이산 고등어마저 공급이 반토막 날 것으로 예상되기 때문이다.
4일 해양수산부에 따르면 세계 최대 고등어 수출국인 노르웨이 정부는 고등어 어획량 쿼터를 지난해 16만5000t에서 올해 7만9000t으로 52% 감축하는 계획을 세웠다. 2024년(21만5000t)보다 63% 감소한 수치다. 노르웨이의 어획량 감소는 수입 고등어 중 80∼90%가 노르웨이산인 한국에 타격이 될 수 있다.
노르웨이는 지난해 12월 영국, 페로 제도, 아이슬란드와 올해 북동대서양 고등어 어획량 쿼터를 지난해 대비 48% 감축하기로 합의했다. 이들 북동 대서양 4개 연안 당사국은 고등어 총허용어획량(TAC)을 29만9000t으로 설정했는데, 이는 국제해양탐사협의회(ICES)가 권고한 17만4000t보다는 높은 수준이다.
노르웨이가 고등어 어획량을 줄인 이유는 남획으로 수급 위기에 놓일 수도 있기 때문이다. 고등어는 2019년 국제 비영리기구인 해양관리협의회(MSC)의 지속 가능 어업 인증을 상실했다.
국내에서도 기후 위기로 해수온도가 오르면서 소비자가 선호하는 중대형 고등어의 어획량이 급감했다. 한국해양수산개발원 자료를 보면, 지난해 10월까지 고등어 중대형어 비중은 4.6%로 평년(20.5%)보다 최대 70% 이상 감소했다.
국내산 고등어가 귀해진 데다 원·달러 환율까지 오르면서 노르웨이산 고등어의 가격은 오르고 있다. 한국농수산식품유통공사 자료를 보면, 수입산 염장 대형 고등어 한 손(두 마리) 소매 가격은 지난해 12월 평균 1만363원으로 1만원을 넘어섰다. 1년 전보다 28.8%, 2년 전(6803원)보다는 1.5배 뛰었다.
고등어가 ‘금등어’가 되면서 소비자 물가도 올랐다. 지난해 12월 수산물 물가는 1년 전보다 6.2% 상승했는데, 특히 고등어 가격은 11.1% 급등했다.