박수민 한기대 교수. /뉴스1

한국기술교육대학교는 박수민 에너지신소재화학공학부 교수 연구팀이 실리콘 소재 전극의 고속 충전 안정성을 크게 향상시키는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

반도체 주원료로 사용되는 실리콘은 차세대 전극 소재로 활용하기 위한 기술 개발이 진행 중이지만 고속충전 시 부피가 급격히 팽창해 상용화에 걸림돌이 되고 있다.박수민 교수는 남인호 중앙대 교수·이현욱 UNIST 교수 연구팀과 함께 '감자전분'의 특성을 이용해 고속 충전을 안전하게 뒷받침할 수 있는 전극 소재를 만드는데 성공했다.

감자전분을 약간의 물과 섞으면 '우블렉' 물질 특성이 나타난다. 우블렉은 외부 자극에 따라 성질이 변하는 물질로, 자극이 약할 경우 액체 상태에 가깝지만 강한 자극에는 고체와 같은 성질을 보인다. 스포츠 보호장비나 방탄복 등의 충격흡수재로 사용되고 있다.

연구팀은 전극 소재에 감자전분의 주 성분인 아밀로스와 아밀로펙틴을 혼합해 전기 자극 시 우블렉 물질 특성이 나타나게 하는 방법을 찾아냈다. 아밀로스 등이 순간적으로 단단해지면서 실리콘의 팽창을 억제하는 방식이다.연구팀은 흑연 소재 전극보다 전기차용 배터리를 4배 이상 빠르게 충전할 수 있었다고 설명했다.

박 교수는 "배터리용 실리콘 음극재의 안정성을 확보해 전기차를 더 빠르게 충전하고 더 멀리 주행하는데 사용할 수 있을 것"이라고 말했다. 

이번 연구 성과는 세계적 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스' 온라인판에 게재됐다.


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