리튬황배터리 수명·효율 떨어뜨리는 현상 'DAC'로 해결…"리튬이온 대체 기대" 작성일 01-09 50 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">POSTECH, 이원자촉매 기술 개발…"드론·UAM 등에 제격"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qQGM6OnQNt"> <p contents-hash="b7aa8cf41f8d0fc0a46180a166cecc70d728d1f4f2cc8e0db24b9abd23c91b33" dmcf-pid="BxHRPILxg1" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>리튬황 배터리가 리튬이온 배터리보다 에너지 저장 능력이 더 뛰어나고, 제조원가도 훨씬 싸다.</span><span> 하지만, 수명과 효율은 리튬이온에 비해 많이 떨어진다. 셔틀현상 때문이다.</span></p> <p contents-hash="3a8d67735159dc3cfa04eb05a0576e15d39ef79814799051993498fedc0cc2b4" dmcf-pid="bd1iRSNdA5" dmcf-ptype="general"><span>국내 연구진이 '이 원자 촉매(DAC) 기술로 배터리 수명과 효율 문제를 </span><span>해결했다.</span></p> <p contents-hash="93950dc876e17c633650159125106db8e8a869784c95dc797af95f18802c52e2" dmcf-pid="KJtnevjJjZ" dmcf-ptype="general">POSTECH(포항공과대학교)은 화학공학과·배터리공학과 김원배 교수, 배터리공학과 원상연 석사과정생, 화학공학과 지준혁 석박 통합과정생 연구팀이 망간(Mn)과 철(Fe) 두 금속 원자가 결합된 ‘이원자 촉매’를 설계해 반응 속도를 높이면서도 안정성을 확보하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3e3076b5bb660ea8ae413e23036d6a894de5201b4cbd20c0641d6529ac593e29" dmcf-pid="9iFLdTAiaX" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="POSTECH 연구진이 리튬황배터리 효율과 수명을 개선할 방안을 제시했다.(그림=POSTECH)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/09/ZDNetKorea/20260109085102863urry.png" data-org-width="637" dmcf-mid="7MD70n9Ua3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/09/ZDNetKorea/20260109085102863urry.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> POSTECH 연구진이 리튬황배터리 효율과 수명을 개선할 방안을 제시했다.(그림=POSTECH) </figcaption> </figure> <p contents-hash="d3cb2057e565125d7626cc2238b80fe76afa487c35241e93557ec28ef6a9f350" dmcf-pid="2n3oJycnoH" dmcf-ptype="general">연구는 에너지와 재료화학 분야 국제학술지 ‘에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)’에 게재됐다.</p> <p contents-hash="3dab561896e24cf9bcf28e2fda4bfd652fe94d77c2b62e3a96d698b9e26bb8da" dmcf-pid="VL0giWkLaG" dmcf-ptype="general">리튬황 배터리는 이론상 기존 리튬이온 배터리보다 에너지를 많이 담을 수 있고, 값싸고 가벼운 황을 사용해 드론이나 도심항공모빌리티(UAM) 같은 경량 고에너지 배터리가 필요한 분야에 제격이다.</p> <p contents-hash="bc13a5e7de902c1a36a93f674413315f429257e80513a7b7e69b51fcde431f92" dmcf-pid="fopanYEojY" dmcf-ptype="general">그럼에도 충·방전 과정에서 생성되는 리튬 황화물(LiPSs)이 배터리 속을 돌아다니며 에너지를 빼앗는 ‘셔틀 현상’ 때문에 배터리 수명과 효율이 떨어졌다. 배터리 속 에너지를 담은 작은 공이 제자리에서 뛰쳐나가 돌아다니며 효율을 떨어뜨린다.</p> <p contents-hash="2eeb847e043f56a12b9f09af74b2295493329651e591557b0afb0ac30b21519f" dmcf-pid="4gUNLGDgNW" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 이원자 촉매(DAC)로 해결했다. 두 금속 원자가 가까이 붙어 서로 영향을 주면서, 배터리 내부에서 황을 잡아두고 반응을 빨리 진행하도록 만드는 원리를 적용했다.</p> <p contents-hash="972eab9d57bb4dac5eb6b35c7fdc2e79f197d419e0233ee62cbe8ea30e37dcd8" dmcf-pid="8aujoHwaky" dmcf-ptype="general">연구팀은 망간과 철로 구성된 DAC를 합성하고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 두 금속이 결합할 때 전자 구조가 선택적으로 변화함을 확인했다. 이러한 변화 덕분에 리튬 황화물을 단단히 잡으면서도 빠르게 반응시킬 수 있어, 배터리 반응 속도가 빨라지고 중간 생성물 손실이 줄어드는 효과를 냈다.</p> <p contents-hash="fb5cd3b4420b0893cafaca99dda0e08a921969451668311b617dc826cc9b8ba4" dmcf-pid="6N7AgXrNjT" dmcf-ptype="general">또한, 리튬 금속 음극의 안정성에도 주목했다. 기존에는 충전 과정에서 리튬이 고르게 쌓이지 않아 표면이 거칠어지고 배터리 수명이 짧아지는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="f7724c75b76df8297d38dcee65cb8e48f9316a10ef37abdc05ed73e5b72f0547" dmcf-pid="PjzcaZmjgv" dmcf-ptype="general">그러나 DAC를 적용하자 리튬이 균일하게 석출되며 안정적인 금속 표면이 형성되었고, 실제 실험에서도 초기 용량을 유지하면서 수백 회 충·방전 후에도 성능이 안정적으로 유지됐다.</p> <p contents-hash="88f148ba6ea386a5f717e1afecfd8eb1335a62475e24c93af0674c4c9fcc1f84" dmcf-pid="QAqkN5sAgS" dmcf-ptype="general">POSTECH 김원배 교수는 “원자 단위에서 금속 간 전자 구조 변화를 밝혀, 배터리 속도를 높이면서 안정성을 동시에 개선할 수 있는 원리를 보여줬다”며, “이러한 DAC 설계 전략이 차세대 고에너지 밀도 배터리 개발의 새로운 길을 열 것”이라고 전했다.</p> <figure class="s_img figure_frm origin_fig" contents-hash="98d61514145d9ec71778cf7f6d3f572362c9b9e367e79fc97a9366a34d522d36" dmcf-pid="xcBEj1Occl" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="POSTECH 김원배 교수." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/09/ZDNetKorea/20260109085104129qioj.jpg" data-org-width="200" dmcf-mid="zWJGTftWcF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/09/ZDNetKorea/20260109085104129qioj.jpg" width="200"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> POSTECH 김원배 교수. </figcaption> </figure> <p contents-hash="fdd2a609dc98d22ea1b8d39f22fcfe865f63a6c047b0f898f22a1f3014990352" dmcf-pid="yuwzpL2ugh" dmcf-ptype="general">연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터(ERC), 과학기술정보통신부 중견연구사업, 그리고 산업통상자원부 배터리 특성화대학원 사업의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="W7rqUoV7cC" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [CES 2026] “소리가 머리를 타고 넘어온다”, 돌비 애트머스 적용한 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