[초점] 중앙대 연구진, 전기차 배터리 ‘급속충전 안전’ 개선 돌파구 찾아

한국의 대학 연구진이 전기차용 리튬이온 배터리의 급속충전 안전성을 획기적으로 끌어올릴 수 있는 기술을 개발하는 데 성공해 글로벌 전기차 업계의 이목을 끌고 있다.

미국의 전기차 전문매체 일렉트렉이 지난 5일(이하 현지시간) 전한 소식이다.
최근 전기차 시장이 빠른 속도로 확대되면서 급속충전 배터리의 안전성에 대한 요구도 크게 늘어나고 있다는 점에서 이들의 연구는 상당한 의미가 있다고 평가받고 있다.


일렉트렉에 따르면 화제의 주인공은 중앙대학교 에너지시스템공학과 문장혁 교수 연구팀이다.
문 교수팀의 연구 논문은 재료과학 및 나노과학 분야에서 권위를 인정받는 국제 학술지인 에너지스토리지머티리얼즈(Energy Storage Materials)의 최근호에 실렸다.

일렉트렉은 이들의 연구 결과에 대해 “전기차 관련 기술을 한 단계 도약시킨 쾌거”라면서 “리튬이온 배터리의 충전 시간과 안전성을 획기적으로 개선하는 데 기여했다”고 보도했다.

문 교수팀의 연구 결과가 획기적인 것으로 평가받는 이유는 급속 충전을 할 경우 리튬이온 배터리의 성능이 저하되는 문제를 해결했기 때문이다.

빠른 충전 속도를 유지하면서도 리튬이온 배터리의 성능, 즉 에너지밀도가 저하되는 문제를 해결하는 것이 전기차용 배터리 업계의 주요 숙제 가운데 하나였다.

이 문제를 해결해야 출력이 높으면서도 수명이 긴, 즉 성능 저하 없이 짧은 충전 시간과 긴 주행거리를 모두 구현할 수 있는 리튬이온 배터리를 개발하는 것이 가능해서다.


문 교수팀이 이번 연구에 뛰어들면서 이루고자 했던 일은 여러 차례 리튬이온 배터리를 충전하는 과정에서 효율이 떨어지는 문제를 해결하는 것이었다.

똑같이 리튬이온 배터리를 완전히 충전하더라도 충전되는 양이 계속 줄어들면 전기차 운전자 입장에서는 불편을 겪기 쉽고 그러다 보면 종국에는 배터리를 교체해야 하는 문제까지도 발생한다는 게 이들의 문제의식이었다.

그 결과 에너지스토리지머티리얼즈에 올라온 연구 논문에 따르면 문 교수팀이 개발에 성공한 기술의 핵심은 급속충전이 가능한 리튬이온 배터리의 계면 반응 속도를 향상시켰다.

문 교수팀은 리튬이온 배터리 안전성을 확보하기 위해 급속충전이 이뤄지는 고전압 조건에서 발생할 수 있는 리튬 메탈 증착 문제를 해결하는 데 집중했다.

문 교수팀은 “우리가 개발한 기술을 적용한 결과 10분 충전을 기준으로 500회 이상의 충전 사이클 후에도 용량 보존율이 94.3%나 되는 것으로 나타났다”고 밝혔다.

이 말은 급속충전 과정에서 리튬이온 배터리의 안전성이 대폭 향상됐다는 뜻이다.

문 교수는 “이번 연구를 통해 제안한 리튬 메탈 증착 문제를 해결할 수 있는 새로운 전해질 구성은 배터리 기술 발전에 많은 기여를 하게 될 것”이라고 말했다.


김현철 글로벌이코노믹 기자 rock@g-enews.com