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황화구리를 이용해 ‘나트륨 이차전지’의 상용화 가능성을 높인 KAIST 연구진. 왼쪽부터 육종민 교수, 박재열·박지수 박사과정생.

국내 연구진이 나트륨을 이용한 이차전지의 새로운 원리를 밝혀냈다.

육종민 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수팀은 황화구리를 기초로 나트륨 이차전지에 전기를 저장할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

이차전지는 전기를 저장했다가 쓸 수 있는 전지를 뜻하는데 대표적인 게 리튬이온전지다. 휴대전화와 전기차에 광범위하게 이용되는 리튬이온전지는 주재료인 리튬과 코발트, 니켈 등이 특정 지역에 편중돼 매장된 게 문제였다. 수요가 급증하면 가격이 불안정해진다는 것인데, 실제로 지난해에는 공급이 부족해지면서 리튬과 코발트 값이 일시적으로 3배까지 급등했다.

나트륨 이온전지는 이런 리튬이온전지의 문제를 해결할 대안으로 주목 받고 있다. 리튬이 지구 표면의 0.005%에 존재하는 반면 나트륨은 500배인 2.6% 지역에서 캐낼 수 있다. 가격 불안을 해결할 가능성이 커지는 것이다. 하지만 리튬이온전지의 음극 재료인 흑연을 사용해서는 나트륨을 저장하기가 물리·화학적으로 곤란했다. 리튬 이온은 흑연층 사이에 끼워져 저장되는데 나트륨 이온을 저장하기에는 흑연의 층간 거리가 너무 좁기 때문이다.

연구진은 음극 재료를 황화구리로 대체했다. 그러자 기존 흑연보다 저장 용량이 17% 많아졌고 2천 번 이상 충전과 방전을 해도 기존 저장 용량을 93% 이상 유지했다. 2천 번 충·방전은 약 5년간 이차전지를 사용할 수 있는 횟수이다. 나트륨 이차전지의 상용화를 앞당길 수 있는 계기가 마련된 셈이다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Sciences)’ 6월호 표지논문에 선정됐다.

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진짜 오래가는 건전지가 나오겠네요 ㅎㅎ