훠궈 재료 곤약, 차세대 배터리 혁신 소재로 부상

중국 과학자들이 훠궈의 대표적 재료인 곤약에서 추출한 섬유질이 차세대 배터리의 성능을 획기적으로 개선할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 창사과학기술대학교 연구팀은 곤약의 주요 성분인 글루코만난이 저온에서도 아연 이온 배터리의 성능을 유지하는 데 도움이 된다는 사실을 발견했다.

최근 과학저널 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'에 발표된 이번 연구에 따르면, 곤약 글루코만난을 배터리 전해질에 첨가하면 영하 10도의 낮은 온도에서도 배터리가 안정적으로 작동할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있는 수성 아연 이온 배터리의 가장 큰 약점을 해결할 수 있는 획기적 발전으로 평가받고 있다.

수성 아연 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 대안으로 꼽히는 차세대 에너지 저장 장치다. 높은 이론적 용량과 우수한 안전성, 그리고 원재료인 아연의 풍부한 가용성 덕분에 주목받고 있다. 그러나 배터리 내부의 수성 전해질이 저온에서 쉽게 얼어버리는 문제로 인해 실용화에 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 곤약 글루코만난을 전해질에 첨가함으로써 이 문제를 해결했다. 이 물질은 물 속의 수소 결합 네트워크를 파괴하여 동결을 억제하는 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 특히 이 방법은 비용 효율적이고 환경친화적이라는 장점이 있다.
연구 결과에 따르면, 곤약 글루코만난이 첨가된 배터리는 상온(25도)에서 1250시간, 영하 10도에서 800시간 이상 안정적으로 작동했다. 더욱 주목할 만한 점은 용량 손실이 거의 없었다는 것이다.

이 물질은 또한 아연 이온 배터리의 또 다른 문제점인 수상돌기 형성도 억제하는 것으로 나타났다. 수상돌기는 배터리 내부에서 형성되는 금속 결정으로, 전극 간 단락을 일으킬 수 있는 위험 요소다. 곤약 글루코만난은 물 분자의 이동을 제한하고 전극에 보호층을 형성함으로써 이러한 문제를 예방할 수 있었다.

연구팀은 "이번 연구는 저온에서 수성 아연 이온 배터리의 성능과 수명을 늘리는 경제적이고 다각적인 해결책을 제시했다"며 "이는 차세대 에너지 저장 장치 개발에 새로운 방향을 제시할 것"이라고 밝혔다.

한편, 중국은 최근 리튬 매장량도 대폭 증가한 것으로 나타났다. 국영 신화통신에 따르면, 중국의 리튬 매장량이 3배 가까이 증가해 세계 2위 규모를 기록했다. 특히 티베트 지역에서 발견된 2,800km 길이의 스포듀민 광맥은 최대 3,000만 톤의 리튬 자원을 보유하고 있는 것으로 추정된다.

이러한 연구 성과와 자원 확보는 중국이 친환경 에너지 기술 분야에서 선도적 위치를 확보하는 데 큰 도움이 될 것으로 전망된다. 특히 전기차 배터리와 신재생 에너지 저장 장치 시장에서 중국의 경쟁력이 더욱 강화될 것으로 보인다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com