▲ 프린팅/광가교 공정을 이용해 굴곡진 형태를 갖는 유리컵 위에 하트 모양으로 제조한 전지..

국내 연구진이 프린팅을 통해 원하는 곳에 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지(LIB)를 개발해 웨어러블 기기와 사물인터넷(IoT) 확대에 기여할 전망이다.

미래창조과학부(장관 최양희)와 한국연구재단(이사장 정민근)은 이상영 교수(UNIST), 김세희, 최근호 연구원(UNIST 박사과정) 등이 프린팅 공정 및 고분자전해질을 도입해 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 빠르고 저렴하게 제작할 수 있는 ‘기기맞춤형 얇고 휘어지는 리튬 전지’ 원천기술을 확보했다고 밝혔다.

이상영 교수 연구팀은 양극, 음극 및 전해질 물질을 각각 ‘조청’과 같은 점성을 갖도록 새롭게 제조했다. 이후 원하는 사물 위에 음극-전해질-양극의 순서대로 직접 프린팅하되, 각각의 물질을 프린팅할 때 마다 1분 이내의 짧은 시간 동안 자외선에 노출시켜 굳혔다.

이에 유리컵, 안경 등 원하는 사물 어디에나 글자, 하트 모양 등 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 전지를 사물 위에 프린팅된 모양 그대로 붙어있게 만들었다. 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 구현했다.

연구진은 현재 노트북, 휴대폰에서 요구되는 별도의 전지 공간 필요없이 착용형 기기 등에 쉽게 접목할 수 있어 사물인터넷 시대를 앞당기고 스마트 워치, 입는 컴퓨터 및 휘어지는 디스플레이 등 미래 착용형 기기 작동용 전원으로 응용될 것으로 기대했다. 또한 향후 잉크젯 및 3D프린팅기술과의 접목을 통해 기존 전지 기술로는 적용하기 힘들었던 여러 다양한 분야의 전원으로 확대가 가능할 것으로 예상했다.

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

한편 이번 연구는 미래부와 연구재단이 지원하고 있는 기초연구사업(중견연구자지원)과 교육부의 BK21플러스사업을 통해 수행됐으며, 결과물은 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)지 8월12일자에 게재됐다.