실리콘, 충전시 부피 팽창해 상용화 걸림돌
전극 소재에 감자전분 '우블렉' 성질 이용
◆…감자전분의 '우블렉(oobleck)' 성분을 이용해 물 위를 걷고 있다. 사진='허팝' 유튜브 캡처
4일 한국기술교육대에 따르면 박수민 에너지신소재화학공학부 교수 연구팀은 남인호 중앙대 교수 연구팀, 이현욱 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구팀과 공동으로 '감자전분'의 특성을 이용해 고속 충전을 안전하게 뒷받침할 수 있는 전극 소재를 만드는데 성공했다.
차세대 음극재 소재로 각광받는 실리콘은 기존 흑연계 음극재보다 에너지 밀도가 훨씬 높고 충전 속도도 높일 수 있다. 그러나 고속으로 충전할 때 부피가 급격히 팽창해 상용화에 걸림돌이 되고 있다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 감자전분의 '우블렉(oobleck)' 특성을 주목했다. 옥수수나 감자 등으로 만든 전분 가루를 탄 물을 만져보면 액체지만 강하게 내려치면 고체처럼 변하는데 이를 우블렉이라고 한다. 우블렉은 외부 자극에 따라 성질이 변하는 물질로 스포츠 보호장비나 방탄복 등의 충격흡수재로 사용되고 있다.
연구팀은 전극 소재에 감자전분의 주 성분인 아밀로스와 아밀로펙틴을 혼합해 전기 자극으로 실리콘이 팽창하면 아밀로스가 순간적으로 단단해지면서 팽창을 억제하는 원리를 발견했다.
박 교수는 "배터리용 실리콘 음극재의 안정성을 개선해 더 멀리 주행하고 더 빠르게 충전하는 전기차를 만드는 데 이번 기술이 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.
해당 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials) 온라인판에 최근 게재됐다.
