<사진. 재사용 가능한 유기 바이오물질로 만들어진 새로운 배터리의 구성성분은 알팔라, 송진 등이 포함된다.
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 친환경 스마트 배터리

오늘날 리튬배터리는 효율성은 매우 높은 반면에 환경적인 측면과 제한적인 자원 문제를 동시에 안고 있다. 이번에 스웨덴 웁살라대학(Uppsala University) 연구진은 알팔파(alfalfa), 송진 등을 이용한 친환경 배터리를 개발하는 데 성공했다. 이번에 개발된 혁신적이고 친환경적인 대체 소재에 대한 연구결과는 ChemSusChem에 "Environmentally-Friendly Lithium Recycling From a Spent Organic Li-Ion Battery"라는 제목으로 소개되었다.

이번 연구는 친환경적이고 에너지 효율적인 새로운 미래형 배터리 개발에 새로운 길을 여는 계기가 될 것이라고 이번 연구에 참여한 웁살라대학 Daniel Brandell 교수는 설명했다.

리튬-이온 배터리는 에너지 저장 능력이 매우 뛰어나 여러 에너지 저장 산업에서 널리 활용되고 또한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 리튬 배터리는 제한적인 자원과 환경 오염 문제를 동시에 가지고 있다. 따라서 이러한 리튬-이온 배터리의 미래에 대한 전망도 다소 불투명한 상태에 있다. 더욱이 현대의 배터리를 만드는데 사용되는 유기물로부터 리튬을 회복시키는 것은 매우 어려운 과정에 속한다. 리튬 배터리는 또한 다른 대체하기 어려운 소재이기도 하고 또한 재생산을 위해서는 많은 독성 화학물과 많은 에너지가 소요된다.

최근 연구에서 웁살라대학 연구진은 새로운 개념의 배터리를 설계했다. 배터리는 현재의 리튬-이온배터리에 대응되는 에너지를 포함할 수 있는 재활용 및 재생 물질을 기반으로 하고 있다. 배터리의 구성 성분은 재생 가능한 유기 바이오물질을 사용하고 있다. 알팔파, 송진 등은 낮은 에너지를 공급하여 재활용할 수 있으며 무독성 물질이라는 장점을 가지고 있으며 공정에서는 에탄올과 물이 사용될 수 있다.

현재의 배터리는 재사용이 가능하지 않은 무기물을 포함하고 있다. 그러나 이러한 재사용이 가능하지 않은 배터리를 재사용하고자 하는 대한 연구가 여러 진행되고 있다. 이번에 연구진이 발표한 재사용 및 회복은 완전히 다른 새로운 개념에 기반을 두고 있다. 새로운 배터리를 만드는 것은 완전히 새로운 개념적 접근법에서 이루어졌다. 연구진은 기존의 소재와 완전히 다른 새로운 접근법으로 이번 성과를 얻을 수 있게 되었다.

연구진은 새로운 배터리를 위해서 기존에 사용된 배터리에서 리튬을 추출할 수 있다는 것을 입증했다. 추가적으로 필요한 것은 모두 바이오소재로도 가능하다는 것을 확인했다. 연구진이 개발한 새로운 배터리는 에너지 출력비가 거의 99%에 이르는 것으로 확인되었다. 이러한 수치는 이러한 배터리의 활용 가능성이 매우 높다는 것을 보여주는 것이다.

연구진은 이번 연구결과가 리튬 배터리를 사용하는 데에서 발생되는 여러 문제들을 해결하는 중요한 해결책이 될 수 있다는 것을 실험으로 입증했다. 이번에 사용된 공정은 비교적 간단하며 또한 친환경적으로 리튬을 재사용할 수 있는 것을 보여주고 있다. 또한 가격적인 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다고 연구진은 설명했다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr