포스텍 화학과 박수진 교수·신소재공학과 김연수 교수·한임경 박사·융합대학원 첨단재료과학부 이상엽 연구팀이 양쪽성 이온 분자를 이용해 에너지 저장 시스템 내 아연 전지의 내구성을 높였다.

에너지 저장 시스템은 2차 전지를 사용해 재생에너지를 저장한 후 필요할 때 사용하는 장치다.

보통 배터리로 리튬 전지를 사용하는데, 유기성 용매를 기반으로 한 이 전지는 가격이 비싸고, 화재와 폭발의 위험이 있다.

최근 물을 전해질로 사용해 안전하고, 저렴하면서도 풍부한 아연을 기반으로 한 전지가 주목받고 있으나 충· 방전을 반복하는 경우 내구성이 급격하게 떨어진다는 문제점이 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 양쪽성 이온 분자인 폴리설포베타인 메타크릴레이트(이하 SBMA)를 사용했다.

이 분자에 다양한 양의 황산아연 염을 녹여 겔 형태의 전해질을 만들었다.

그 결과, 양이온성과 음이온성 작용기를 모두 가진 SBMA와 황산아연 이온 사이에 견고한 결합이 형성됐으며, 전해질의 농도가 증가할수록 균일하게 이온이 분포되며 전지의 안정성이 높아졌다.

또한, 충·방전을 반복한 후에도 안정적으로 작동하며 높은 내구성을 보였다.

연구를 이끈 박수진 교수는 “아연 전지의 내구성 향상 연구에 새로운 방향성을 제시했다”며 “저렴할 뿐 아니라 제조 과정도 간단한 아연 전지가 앞으로 더욱 더 많은 분야에서 활용될 것”이라고 전했다.