전북대 김정길 교수와 KIST 정현수·김남동 박사 등 공동연구팀이 덴드라이트 형성을 억제하고 미터급 길이를 연속 생산할 수 있는 차세대 섬유형 이차전지 전극 소재 기술을 개발했다.
실처럼 유연한 섬유형 배터리는 웨어러블 기기와 피지컬 AI, 휴머노이드 로봇 등의 유휴 공간에 활용할 차세대 기술로 주목받아 왔으나, 이온 흐름이 불균일해 생기는 '덴드라이트' 문제와 10cm 안팎에 머문 길이 한계가 상용화의 걸림돌이었다.
연구팀은 산소 기능기를 도입한 탄소나노튜브를 정렬해 복합 섬유 음극을 제작함으로써 이온의 고른 흡착을 유도하고 덴드라이트 성장과 부식을 억제했다.
이를 양극과 조합한 완전전지는 800회 충·방전 후에도 초기 용량의 85%를 유지했다.
나아가 공급부터 권취까지 한 번에 이뤄지는 연속 전기도금 시스템을 구축해 1m 길이의 배터리를 구현했으며, 1만 회 반복 굽힘 시험에서도 초기 용량의 89.8%를 유지해 기계적 안정성을 입증했다.
원하는 길이로 잘라 직조할 수 있는 이 기술은 스마트 의류나 로봇 프레임 등 기존 배터리 탑재가 어려운 공간의 전원 공급에 기여할 것으로 기대된다.
연구 결과는 에너지 재료 분야 세계적 학술지 'Advanced Energy Materials' 후면 표지 논문으로 게재됐다.
/최성민 기자
