국내 방사선 기술로 노트북과 휴대폰 하이브리드 자동차 등에 광범위하게 사용되는 리튬 2차전지 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전지막(seperator)을 개발하는데 성공했다.

17일 한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소에 따르면 이번에 개발된 전지막은 리튬 2차전지의 온도가 비정상적으로 상승할 경우에도 수축작용없이 본래 상태를 유지해 화재와 폭발사고를 방지할 수 있다.

리튬 2차전지는 주로 액체 리튬 전해질을 사용하기 때문에 전해액의 누액 가능성과 폭발 위험성을 안고 있어 전지막의 내열성과 기계적 물성 전기화학적 특성에 대해 개선이 요구되어 왔다.

이 전지는 에너지 밀도가 높아 전기 전자 통신 및 컴퓨터 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있어 휴대용 전자기기용 소형 리튬 2차전지에 이어 하이브리드 자동차나 전기 자동차용 등 고용량으로 확대 적용이 가능해 수요가 폭증할 것으로 예상된다.

해당 기술은 정읍방사선과학연구소 노영창 박사(방사선공업환경연구부장)팀이 교육과학기술부 원자력연구개발사업의 하나로 개발 관련 특허 2건을 출원하고 기술이전과 함께 상용화를 앞두게 됐다.

노영창 박사팀은 기존 폴리에틸렌 소재에 나노 무기입자인 알루미나와 기공 형성제를 혼합한 뒤 늘려 펴서 다공성 막을 제조한 뒤, 막 표면에 불소계 수지인(PVDF-HFP)과 나노 알루미나, 가교제를 혼합한 용액을 코팅한 후, 코팅 층을 기공 구조의 고체 상태로 변화시킨 뒤, 전자선 조사를 통해 전지막의 내열성과 기계적 물성을 획기적으로 향상시켰다.

비교 실험 결과 기존 폴리에틸렌계 전지막을 150℃의 전해액에 2분간 담가두면 원래 크기의 5~15% 크기로 대폭 수축돼 기능을 상실한 반면, 이번에 개발된 전지막은 원래 크기의 96~98%를 유지하는 것으로 나타났다.

우리나라는 전세계 리튬 2차전지 분리막의 30%를 소비하는 시장규모로 2010년까지 3500억원대로 신장될 전망이고, 세계 시장 규모는 약1조 원으로 예상돼 고부가가치 산업을 선도할 수 있게 됐다.

노영창 박사는 "새로 개발한 전지막을 이용해서 리튬 2차전지 시제품을 제조해 반복 충전한 결과 전기화학적 특성도 기존 전지막을 사용한 제품보다 우수한 것으로 나타났다"고 밝혔다.