전기차 충전 100배 빨라진다… KAIST ‘차세대 리튬이온 배터리’ 개발

▲국내 연구진의 차세대 전지기술 개발로 전기차 충전시간이 크게 단축될 것으로 전망된다. 완속충전 기준 약 5시간이 필요했던 전기차 충전시간이 100배 가까이 빨라질 것으로 기대된다. (사진제공=현대차)

전기차에 주로 쓰이는 ‘리튬이온’ 배터리보다 최대 100배 더 빠르게 충전할 수 있는 차세대 전지 기술을 국내 연구진이 개발했다. 현행 리튬이온 배터리 기술에 저장밀도를 높이는 새로운 방식을 혼합해 급속충전을 완성했다.

미래창조과학부는 10일 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 강정구 교수팀이 이 같은 ‘하이브리드’ 방식의 에너지 저장장치 기술을 개발했다고 밝혔다.

미래부 글로벌프런티어 연구지원을 통해 연구에 나선 강 교수팀은 이번 연구 성과를 유명 학술지 ‘어드밴스드 에너지 매터리얼스’ 최근 호의 ‘특급 논문’으로 발표했다.

리튬이온 배터리는 전기를 많이 저장할 수 있어 우리 주변의 스마트폰과 노트북에 많이 쓰인다. 최근 친환경 교통수단으로 손꼽히는 전기차 역시 리튬이온 배터리를 주로 사용한다. 그러나 전기 출력이 200W/㎏으로 작아 충전이 오래 걸리는 것이 단점이다. 대안으로 출력이 20KW/㎏급dls ‘슈퍼커패시터’ 전지가 연구됐으나 이 역시 ‘에너지 저장밀도’가 낮아 리튬이온보다 충전 용량이 적다는 한계가 있었다.

지난 3월 현대차가 선보인 양산 전기차 ‘아이오닉 일렉트릭’의 경우 28KW의 고용량 리튬이온폴리머배터리를 장착하고 있다. 1회 충전으로 최대 180㎞까지 주행할 수 있으나 이 역시 에너지 저장밀도가 낮아 충전 시간이 걸림돌로 꼽히고 있다.

아이오닉 일렉트릭의 경우 급속 충전 시 24분(100kW 급속충전기 기준), 완속 충전 시 약 4시간 30분이 필요하다.

KAIST 강 교수팀은 ‘다공성 나노튜브’라는 소재를 토대로 두 가지 기술(리튬이온과 슈퍼커패시터)을 혼합한 ‘하이브리드(혼혈)’ 형태의 새 전지를 개발했다.

이 전지는 에너지 저장밀도는 리튬이온 배터리의 1.5배이면서도 출력은 슈퍼커패시터를 웃도는 23KW/㎏에 달한다. 리튬이온 방식보다 100배가량 빠르게 충전을 할 수 있다고 연구진은 설명했다.

미래부는 연구진의 평가를 인용 “안정적인 에너지 저장밀도를 구현하면서도 급속충전을 할 수 있어 미래형 전기차와 모바일 기기의 핵심 기술이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.