황화실리콘 저가 제조기술을 개발한 한국전기연구원 하윤철 박사(왼쪽)와 금오공대 박철민 교수.(한국전기연구원 제공)

한국전기연구원(KERI)은 전고체전지 상용화를 앞당길 수 있는 ‘고체전해질용 황화실리콘 저가 제조기술’을 개발했다고 20일 밝혔다.

이 기술은 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀과 금오공대 신소재공학부 박철민 교수팀이 공동으로 개발했다.전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 그러나 제조공정 및 양산화의 어려움, 높은 단가로 상용화가 되지 않아 전 세계적으로 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.

하윤철 박사팀은 황화실리콘 제조를 위한 최적 공정기술을 개발하고, 이를 전고체전지용 고체전해질에 적용할 수 있는 발판을 마련했다.

황과 실리콘의 배치를 최적화해 합성조건을 확립하고, 800도의 높은 반응온도에서도 황의 기화에 따른 증기압을 버틸 수 있는 완벽한 밀폐 환경을 구현하는 데 성공했다. 연구팀은 만들어진 황화실리콘을 고체전해질 제조에 활용했고, 2배 이상의 높은 이온전도도와 수분 안정성을 가지는 것을 확인했다.

공정의 최적화로 과정은 단순화하고, 제조비 감소도 기대할 수 있는 결과라고 KERI는 설명했다.

하윤철 박사는 “그동안 황의 증기압 상승을 해결하기 위해 국내외 많은 연구진이 고가의 원료를 사용하거나, 특수공정을 도입하는 등 어려움을 겪었는데, 우리의 성과로 고체전해질용 황화실리콘을 저렴하고 쉽게 제조할 수 있는 길이 열리게 될 것”이라고 말했다.

황화실리콘 관련 전반적인 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지·연료분야 세계적 논문인 ‘저널 오브 머터리얼즈 케미스트리 에이’의 표지논문으로 최근 선정됐다.

KERI는 해당 기술에 대한 특허출원도 준비하고 있다. 이후 전고체전지 관련 수요업체에 연계해 황화실리콘 제조공정의 스케일업과 상용화도 추진할 계획이다.


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