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[IT뉴스]비싼 금속 없이 전고체 배터리 성능↑...KAIST, 전고체 배터리 소재 설계 새 방향 제시

온카뱅크관리자

2026-01-07 11:07:52

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Q00UMZmjIJ">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="86d8b01f223cebd985e116156b6e9f27e2672b94c66906492628973cd85a7d60" dmcf-pid="xppuR5sAOd" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전고체 전지를 위한 고체전해질 원자 재배열 개요" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/07/etimesi/20260107110302713aljh.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="PFzBi3hDEi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/07/etimesi/20260107110302713aljh.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            전고체 전지를 위한 고체전해질 원자 재배열 개요
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          <p contents-hash="a4946328f67b4390a3a4b707f6f38b7a444aab9ab489de8278fb61dfa6810e63" dmcf-pid="yjjcYn9Ume" dmcf-ptype="general">한국 연구진이 비싼 금속을 추가하지 않고도 구조 설계만으로 전고체 배터리 성능을 단번에 수 배 끌어올리는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="a7fc371e98689cdf546bcca2238fe3d1c7f13e017d570edc1dcf26f8821e1484" dmcf-pid="WAAkGL2uwR" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 서동화 신소재공학과 교수팀이 정성균 서울대 교수, 정윤석 연세대 교수, 남경완 동국대 교수팀과 저비용 원료를 사용하면서도 폭발·화재 위험이 낮고 성능이 우수한 전고체 배터리 핵심 소재 설계 방법을 개발했다고 7일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="dd2eaef124dc7689b50822b2ad5868e2fc241f6182d7192cd51d763fef93d1bf" dmcf-pid="YccEHoV7EM" dmcf-ptype="general">전고체 배터리는 안전하지만, 고체 안에서 리튬 이온이 빠르게 이동하도록 만들기 위해서는 값비싼 금속을 쓰거나 복잡한 제조 공정이 필요하다는 문제가 있었다.</p>
          <p contents-hash="149ec331a4f6b02ade0a30d9aa4b0840da22d6ce20e6009bddb4d5c22688b77d" dmcf-pid="GkkDXgfzIx" dmcf-ptype="general">연구팀은 전고체 전해질 내부에 리튬 이온이 원활하게 이동할 수 있는 통로를 만들기 위해 산소와 황과 같은 '이가 음이온'에 주목했다. 이가 음이온은 전해질 내부 구조 기본 틀에 들어가 결정 구조를 변화시키는 역할을 한다.</p>
          <p contents-hash="9b5fd50a72aa9d59c2ecca8e111d00719823f196ba4d1e43fda08cb61db57929" dmcf-pid="HEEwZa4qIQ" dmcf-ptype="general">연구팀은 저렴한 지르코늄 기반 할라이드 전고체 전해질에 이가 음이온을 도입해 내부 구조를 정밀하게 조절하는 기술을 개발했다. 이 설계 원리는 '프레임워크 조절 메커니즘'으로, 전해질 내부에서 리튬 이온이 이동하는 통로를 넓히고 이동 과정에서 마주치는 장벽을 낮추는 방식이다. 이를 통해 리튬 이온 주변의 결합 환경과 결정 구조를 조절해, 이온이 더 빠르고 쉽게 이동하도록 했다.</p>
          <p contents-hash="351da911b5a3962383b13dac462c8c2a6d3972a23074cd2366370ccbd2297250" dmcf-pid="XDDr5N8BmP" dmcf-ptype="general">연구팀은 이런 구조 변화를 확인하기 위해 초고해상도 X-선 산란 분석, 상관거리함수(PDF) 분석, X선 흡수분광(XAS), 컴퓨터 기반 전자 구조 및 확산 모델링(DFT) 등 다양한 정밀 분석 기법을 활용해 원자 수준 변화를 규명했다.</p>
          <p contents-hash="1e1aebc7308fdfd31014ebd5aef6f0a0dc91384d4a09e186c6a81814e9c1efb9" dmcf-pid="Zwwm1j6bm6" dmcf-ptype="general">그 결과, 산소나 황을 도입한 전해질에서는 리튬 이온의 이동 성능이 기존 지르코늄 기반 전해질보다 2~4배 이상 향상된 것으로 나타났다. 이는 값싼 재료를 사용하고도 실제 전고체 배터리에 적용할 수 있는 수준 성능을 구현했음을 의미한다.</p>
          <p contents-hash="43146ef8145bcabad1861b393ebbf5241e59e168f8cd1defcd3bf4afb671aa50" dmcf-pid="5rrstAPKr8" dmcf-ptype="general">서동화 교수는 “이번 연구를 통해 값싼 원료로도 전고체 배터리의 비용과 성능 문제를 동시에 개선할 수 있는 설계 원리를 제시했다”며, “산업적 활용 가능성이 매우 크다”고 말했다. 제1저자인 김재승 연구원은 “이번 연구가 전고체 배터리 소재 개발에서 '어떤 소재를 쓸 것인가'를 넘어 '어떻게 설계해야 하는가'에 대한 방향을 제시한 연구”라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="436482f73b6b38e9c3d823777e6f27a00ac15c24e7da210bae699c02f1efe71c" dmcf-pid="1mmOFcQ9w4" dmcf-ptype="general">이번 연구는 김재승 KAIST 연구원과 한다슬 동국대 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 11월 27일 자로 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="16a6f38fd7642dada0acd72292e114b601d1aa183e0b7e8e5d8360661ae29762" dmcf-pid="tWWGKhgREf" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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