리튬전지 ‘원하는 곳 원하는 모양으로’ 다양한 디자인 차세대 전자 기기 구현 기여 휘어지는(flexible) 전지는 최근 큰 이슈가 되고 있는 사물 인터넷은 물론 스마트 워치, 입는 컴퓨터 및 휘어지는 디스플레이 등 미래 착용형 기기 작동용 전원으로 크게 주목받고 있다. 기존에도 얇고 휘어지는 리튬 전지에 대한 연구는 계속됐으나, 어느 기기에나 접목돼 원하는 디자인을 갖도록 프린팅 공정 및 고분자전해질을 도입해 전지를 제조한 사례는 없었다. 미래창조과학부(장관 최양희)는 “국내 연구진이 어떠한 전자기기에나 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지를 개발했다”고 밝혔다.리튬이온전지는 충전 및 재사용이 가능한 이차 전지의 일종이며, 휴대폰 배터리로 널리 사용된다.간단한 프린팅 및 광가교 공정을 이용해 전지 제조가 가능해짐에 따라, 고액의 투자비 및 운영 비용이 요구되는 기존 전극 제조 공정 및 액체 전해질 주액 공정이 필요 없게 돼, 전지 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 것으로 보인다.향후 잉크젯 및 3차원 프린팅 기술과의 접목을 통해 기존 전지 기술로는 적용하기 힘들었던 여러 다양한 분야의 전원으로 확대가 가능할 것으로 점쳐지고 있다.입는 컴퓨터, 휘어지는 디스플레이, 두루마리 전자 종이 등 미래 웨어러블 기기 및 사물인터넷 등을 작동시키는 데 필요한 전원으로, 다양한 모양으로 변형이 쉽게 가능한 플렉서블(flexible) 전지에 많은 연구가 진행돼 왔다.현재 상업화된 리튬이차전지는 쉬트(sheet) 형태의 양극, 음극 및 분리막을 서로 포개어 모은 후, 정해진 규격의 포장재 케이스에 넣고 액체전해질을 주입해 제조되는 형태로, 이러한 기존 전지 구조로는 앞서 언급한 다양한 디자인을 요구하는 차세대 기기들의 전원으로 적용되는 데 많은 한계를 보이고 있는 실정이다.이러한 기존 전지 구조 한계로 인해, 스마트폰을 포함한 전자 기기들은 전지가 삽입될 공간을 미리 확보하는 형태로 설계돼 있으며, 이러한 전지 문제로 인해 전자 기기의 다양한 디자인 구현에 많은 어려움이 있는 실정이었다.국내연구진은 원하는 사물 위에 간단한 프린팅 공정을 이용해 전지를 직접 제조함으로써, 기존 기술로는 도달하기 힘든 높은 수준의 디자인 다양성이 확보된 신개념 플렉서블 리튬이차전지를 개발할 수 있었다. 이러한 특징으로 인해, 원하는 사물 어디에서나 원하는 모양으로 전지를 쉽게 제조할 수 있으며, 이를 통해 기기 내에 별도의 배터리 공간을 미리 확보하지 않은 상태에서도 기기를 작동시킬 수 있는 전지 솔루션을 제공할 수 있었다.울산과학기술대학교 이상영 교수, 김세희, 최근호 연구원(박사과정) 등은 별도의 전지 공간이 필요 없는 신개념 리튬이차전지를 개발하기 위한 연구를 미래창조과학부가 지원하고 있는 기초연구사업(중견연구자지원)과 교육부의 BK21플러스사업을 통해 수행했으며, 이번 연구 결과물은 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)지 8월 12일 자에 게재됐다.이에따라 프린팅 공정으로 유리컵, 안경 등 원하는 사물 어디에나 글자, 하트 모양 등 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 빠르고 저렴하게 제작할 수 있는 ‘기기맞춤형 얇고 휘어지는 리튬 전지’ 원천기술을 확보했다. 기존 전지에서 필수적으로 요구되는 전해액 주입 공정 및 분리막이 필요 없으며 지름 5mm 막대에 반복적으로 감았을 때도 폭발 없이 성능 유지될 만큼 유연한 특성의 우수한 성능을 구현한다.현재의 노트북, 휴대폰에서 요구되는 별도의 전지 공간이 필요 없게 돼 착용형 기기 등에 쉽게 접목될 수 있으며 사물인터넷 시대 앞당길 것으로 기대된다.이상영 교수는 “착용형 기기 및 사물인터넷 시대를 여는 데 있어 가장 큰 걸림돌 중의 하나였던 전원 공간 문제를 해결할 수 있게 됐으며, 이를 통해 차세대 전자 기기들을 다양한 디자인으로 구현하는 데에도 중요한 기여를 할 수 있게 됐다”라고 밝혔다.

리튬전지 ‘원하는 곳 원하는 모양으로’

다양한 디자인 차세대 전자 기기 구현 기여

기사입력 2015-08-12 10:36:30

[산업일보]

휘어지는(flexible) 전지는 최근 큰 이슈가 되고 있는 사물 인터넷은 물론 스마트 워치, 입는 컴퓨터 및 휘어지는 디스플레이 등 미래 착용형 기기 작동용 전원으로 크게 주목받고 있다. 기존에도 얇고 휘어지는 리튬 전지에 대한 연구는 계속됐으나, 어느 기기에나 접목돼 원하는 디자인을 갖도록 프린팅 공정 및 고분자전해질을 도입해 전지를 제조한 사례는 없었다.

프린팅/광가교 공정을 이용해 제조된 사물과 일체화된 전지 모식도

미래창조과학부(장관 최양희)는 “국내 연구진이 어떠한 전자기기에나 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지를 개발했다”고 밝혔다.

리튬이온전지는 충전 및 재사용이 가능한 이차 전지의 일종이며, 휴대폰 배터리로 널리 사용된다.

간단한 프린팅 및 광가교 공정을 이용해 전지 제조가 가능해짐에 따라, 고액의 투자비 및 운영 비용이 요구되는 기존 전극 제조 공정 및 액체 전해질 주액 공정이 필요 없게 돼, 전지 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 것으로 보인다.

향후 잉크젯 및 3차원 프린팅 기술과의 접목을 통해 기존 전지 기술로는 적용하기 힘들었던 여러 다양한 분야의 전원으로 확대가 가능할 것으로 점쳐지고 있다.

입는 컴퓨터, 휘어지는 디스플레이, 두루마리 전자 종이 등 미래 웨어러블 기기 및 사물인터넷 등을 작동시키는 데 필요한 전원으로, 다양한 모양으로 변형이 쉽게 가능한 플렉서블(flexible) 전지에 많은 연구가 진행돼 왔다.

현재 상업화된 리튬이차전지는 쉬트(sheet) 형태의 양극, 음극 및 분리막을 서로 포개어 모은 후, 정해진 규격의 포장재 케이스에 넣고 액체전해질을 주입해 제조되는 형태로, 이러한 기존 전지 구조로는 앞서 언급한 다양한 디자인을 요구하는 차세대 기기들의 전원으로 적용되는 데 많은 한계를 보이고 있는 실정이다.

이러한 기존 전지 구조 한계로 인해, 스마트폰을 포함한 전자 기기들은 전지가 삽입될 공간을 미리 확보하는 형태로 설계돼 있으며, 이러한 전지 문제로 인해 전자 기기의 다양한 디자인 구현에 많은 어려움이 있는 실정이었다.

국내연구진은 원하는 사물 위에 간단한 프린팅 공정을 이용해 전지를 직접 제조함으로써, 기존 기술로는 도달하기 힘든 높은 수준의 디자인 다양성이 확보된 신개념 플렉서블 리튬이차전지를 개발할 수 있었다. 이러한 특징으로 인해, 원하는 사물 어디에서나 원하는 모양으로 전지를 쉽게 제조할 수 있으며, 이를 통해 기기 내에 별도의 배터리 공간을 미리 확보하지 않은 상태에서도 기기를 작동시킬 수 있는 전지 솔루션을 제공할 수 있었다.

울산과학기술대학교 이상영 교수, 김세희, 최근호 연구원(박사과정) 등은 별도의 전지 공간이 필요 없는 신개념 리튬이차전지를 개발하기 위한 연구를 미래창조과학부가 지원하고 있는 기초연구사업(중견연구자지원)과 교육부의 BK21플러스사업을 통해 수행했으며, 이번 연구 결과물은 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)지 8월 12일 자에 게재됐다.

이에따라 프린팅 공정으로 유리컵, 안경 등 원하는 사물 어디에나 글자, 하트 모양 등 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 빠르고 저렴하게 제작할 수 있는 ‘기기맞춤형 얇고 휘어지는 리튬 전지’ 원천기술을 확보했다.

기존 전지에서 필수적으로 요구되는 전해액 주입 공정 및 분리막이 필요 없으며 지름 5mm 막대에 반복적으로 감았을 때도 폭발 없이 성능 유지될 만큼 유연한 특성의 우수한 성능을 구현한다.

현재의 노트북, 휴대폰에서 요구되는 별도의 전지 공간이 필요 없게 돼 착용형 기기 등에 쉽게 접목될 수 있으며 사물인터넷 시대 앞당길 것으로 기대된다.

이상영 교수는 “착용형 기기 및 사물인터넷 시대를 여는 데 있어 가장 큰 걸림돌 중의 하나였던 전원 공간 문제를 해결할 수 있게 됐으며, 이를 통해 차세대 전자 기기들을 다양한 디자인으로 구현하는 데에도 중요한 기여를 할 수 있게 됐다”라고 밝혔다.