[한국미래일보=이재원 기자] 최근 한국 과학기술계에서 전기차용 배터리 기술이 또 한 번 큰 도약을 이루었다. KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수팀과 LG에너지솔루션이 함께하는 프론티어 연구소(FRL) 연구진이 ‘리튬메탈전지’의 핵심 난제 중 하나였던 덴드라이트(dendrite) 현상을 억제할 수 있는 응집 억제형 신규 액체 전해질 기술을 개발했다. 이를 통해 1회 충전 주행거리 약 800km, 그리고 단 12분 만에 급속 충전이 가능하다는 결과가 나왔다. 

전기차 배터리에서 리튬메탈이 음극으로 쓰이면, 그 표면에 나뭇가지 같은 리튬 결정이 비정상적으로 자라는 덴드라이트 문제가 발생한다. 이는 배터리 내부 단락을 일으켜 화재 위험을 높이거나 수명을 급격히 단축시키는 원인이 되어왔다. 기존 기술로는 고속 충전 시 이 덴드라이트 형성을 효과적으로 막기 어려웠다. 

이번 기술은 전해질 내 ‘불균형 계면 응집반응’을 상세히 분석하고, 이를 조절할 수 있는 액체 전해질을 고안한 것이 핵심이다. 리튬이온과 낮은 결합을 가진 음이온 구조를 활용해, 충전 중 덴드라이트가 자라는 계면(리튬 표면)을 보다 균일하게 유지하도록 했다. 이로써 과잉 성장이나 비정상적인 돌출 없이, 안정적으로 작동할 수 있게 된 것이다. 

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이 배터리는 단 12분 충전 시 약 800km 주행거리를 확보할 수 있고, 누적 주행 거리 30만 km 이상에서도 안정적인 성능과 수명을 유지할 가능성이 있다는 게 연구팀의 설명이다. 

이 기술이 상용화되면 전기차의 주요 장애요인 중 하나였던 ‘충전 시간’과 ‘주행거리 불안감’을 크게 해소할 수 있다. 소비자 입장에서는 충전의 번거로움이 줄어들고 충전소 인프라에 대한 부담이 덜해진다. 자동차 업체나 배터리 제조사 입장에서는 경쟁력 확보 및 비용 절감 측면에서 중요한 전환점이 될 수 있다.

한국 내 연구소 및 기업들이 배터리 소재, 전해질, 전극 구조 등에 걸쳐 차세대 기술 개발에 집중하고 있는 가운데, 이번 연구는 국내 산업 생태계에 기술적 자립성을 높이는 신호탄이 될 가능성이 크다. 

물론 넘어야 할 산도 있다. 실용화까지는 고속 충전 동안의 안전성 확보, 안정적인 대량생산, 비용 절감, 온도 변화 등에 대한 성능 유지 등이 검증되어야 한다. 또한 배터리의 원재료 확보, 폐배터리 처리 및 재활용 체계도 병행하여 발전시켜야 한다.

그러나 한국 연구진이 덴드라이트 문제라는 기술적 장벽을 뚫고 ‘충전 속도 + 주행거리’ 두 마리 토끼를 동시에 노릴 수 있는 실험실 수준의 성과를 확보했다는 사실 자체가 의미가 크다. 이 기술이 상용화되어 전기차 보급률 확대 및 탄소중립 목표 달성에도 긍정적인 기여를 할 것으로 기대된다.