[아이티투데이 이재구 기자] 단 2분이면 70%가 충전되고 수명도 20년인 리튬이온 배터리가 개발돼 오는 2016년 상용화된다.

싱가포르 난양공대(南洋理工大學)는 13일 보도자료를 통해 이같은 혁신적인 리튬이온 배터리 기술을 개발했다고 발표했다. 이들의 개발 성과는 어드밴스트머티리얼즈 지 최신호에도 소개됐다.

연구팀은 전지 속 화학물질의 반응속도를 가속시킴으로써 급속 충전은 물론 기존 배터리 보다 수명이 20배나 긴 배터리를 만들 수 있었다고 밝혔다. 이같은 혁신적 성과는 전자산업계는 물론 오랜 충전시간, 짧은 배터리수명으로 어려움을 겪는 전기자동차 업계에 엄청난 반향을 불러 일으킬 것으로 보인다.

이들은 기존의 흑연양극을 사용하는 대신 이산화티타늄 나노튜브 양극을 사용했다. 이를 통해 기존의 충전 사이클(500회)을 20배나 빠른 1만사이클로 높일 수 있었다. 연구팀은 공 모양의 이산화티타늄을 사람 머리카락 지름의 1,000분의 1에 불과한 얇은 나노튜브로 만드는 데 성공, 이를 이용해 전지의 화학반응을 가속시켰다.  이 새로운 배터리의 이산화티타늄 나노튜브기반 전극에는 첨가제를 사용하지 않아도 돼 같은 공간에 더 많은 에너지를 담을 수 있다. 

더 작아진 양극용 티타늄튜브의 또다른 장점은 기존 방식보다 더 값싸고 만들기 쉽다는 점이다. 이 재료는 흙 속에서 발견되며 흔히 음식물 첨가제, 자외선차단제의 자외선 흡수제 등으로 사용된다. 나노튜브 겔 제작 방법도 아주 쉽다. 이산화티타늄과 수산화나트륨을 섞어 특정 온도에서 잘 저어 기존 생산공정에서 사용하면 된다.

전기자동차 배터리 대체비용 절감 기대 

새로운 전지는 오는 2016년까지 상용화될 전망이다. 리튬이온배터리 시장규모는 2년내 234억달러 규모가 될 전망이다. 이미 이 기술에 대한 라이선스 계약이 체결됐다.

난양공대의 이 배터리기술로 엄청난 규모의 전기자동차 배터리 대체비용을 절감할 수 있고 몇분 만에 충전할 수 있게 됐다. 

첸 교수는 “이 배터리가 한번 충전으로 주행거리를 엄청나게 늘릴 수 있을 뿐 아니라 기존 자동차에 휘발유를 넣는 시간과 같은 5분 안에 충전할 수 있다”고 말했다. 그는 “우리가 개발한 배터리는 기존 리튬이온배터리 보다 10배나 수명이 길어 대체돼 버려지는 배터리로 인한 쓰레기를 엄청나게 줄여준다는 점에서도 중요하다”고 덧붙였다.

주목할 만한 부분은 이 혁신적 배터리용 리튬흑연은 30년 전 라치 야자미 난양공대 교수에 의해 개발됐다는 점이다. 야자미 교수는 “여전히 일정한 공간에 더 많은 파워를 저장할 수 있는 개선의 여지가 있다”고 말했다. 그는 “지난 1991년 소니가 리튬이온배터리를 상용화한 이래 이 배터리 가격은 엄청나게 줄었고 성능은 향상됐으며 시장은 전기자동차와 에너지저장장치 등 새로운 응용분야 로 급속히 확대되고 있다”고 말했다.

연구팀은 싱가포르수상실, 싱가포르국립연구재단(NRF) 등의 지원 아래 개발에 착수한 지 3년 만에 이같은 성과를 일궈냈다.