지난 13일 세계적 학술지 ‘네이처’지 논문 소개된 조지아텍 이승우 교수와 협력
이온전도도 뛰어나면서 신축성 있고 상온에서 구동하는 고체 전해질…성능, 안전 모두 확보
SK이노, 노벨상 수상 존 굿이너프 교수 및 솔리드파워 협력에 이어 전고체 배터리 개발 ‘속도’

SK이노베이션이 미국 조지아 공대(Georgia Tech) 이승우 교수진과 차세대 전고체 배터리 시대를 앞당기기 위해 협력하기로 했다고 16일 밝혔다.

전고체 배터리는 현재 배터리에 적용되는 액체 형태 전해질을 고체로 바꾼 배터리를 말한다. 배터리 용량은 늘리면서 무게, 부피, 화재 위험을 현저히 줄일 수 있어 미래 배터리로 각광을 받고 있다. 아직 개발까지 넘어야 할 난제가 많아 ‘꿈의 배터리’로 불리는데, SK이노베이션과 이 교수 연구진이 전기차 시장의 ‘게임 체인저’가 될 수 있는 전고체 배터리 분야에서 협업 체계를 갖춘 것이다.

이승우 교수는 KAIST와 공동으로 혁신적인 고무 형태 고분자 고체 전해질을 개발해, 세계적인 학술지인 ‘네이처(Nature)’지에 지난 13일 논문이 소개되는 등 해당 분야의 석학이다.

이승우 교수가 개발한 고체 전해질은 기존 고체 전해질의 단점으로 꼽히던 이온전도도를 100배나 향상시키면서, 동시에 고무와 같은 신축성까지 확보했다. 이온전도도는 배터리 내부에서 이온이 얼마나 잘 이동할 수 있는지를 말한다.

이온전도도가 높아지면 배터리 내부에서 리튬 이온이 빠르게 전달 될 수 있다. 이는 곧 배터리 성능이 좋아지는 것을 의미한다. 또, 고체 전해질 신축성이 뛰어나면, 배터리 내부에서 리튬이 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라나는 ‘덴드라이트(dendrite)’로부터 전해질이 손상되지 않아 안전성을 확보할 수 있다.

기존에는 이온전도도와 안전성을 동시에 확보하는 고체 전해질을 구현하는 것이 난제로 꼽혀왔던 만큼 이승우 교수가 개발한 고체 전해질은 혁신적인 연구 성과로 평가 받는다. 이와 같은 기술을 도입하면 한번 충전으로 현재 500km 가량인 전기자동차 주행거리가 800km까지 가능할 것으로 전망된다.

SK이노베이션은 기존에 독자적으로 확보해온 전고체 배터리 기술과 이승우 교수의 연구 성과를 더해 전고체 배터리 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

SK이노베이션은 자체 연구는 물론, 적극적인 외부 협력을 통해 전고체 배터리 개발에 힘을 쏟고 있다. 지난해 10월 미국 솔리드파워와 기존 리튬이온 배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 배터리를 함께 개발하기 시작했다. 2020년부터는 노벨상 수상자로 잘 알려진 미 텍사스 대학 존 굿이너프(John Goodenough) 교수와 협업을 이어오고 있다.

SK이노베이션 이성준 환경과학기술원장은 ”탁월한 연구 성과를 거둔 이승우 교수진과 협력해 꿈의 전지라 불리는 전고체 배터리 시대를 앞당겨, 회사의 기술 경쟁력을 강화하는 한편 인류의 편의에 기여할 것” 이라고 말했다.