비싼 희귀금속 없는 '유기농 배터리', 한국 기술이 상용화 길을 열다

전기차와 에너지 저장 장치(ESS)의 핵심인 이차전지는 코발트, 니켈 같은 희귀금속 의존이라는 고질적 문제를 안고 있다. 이 금속들은 가격 변동성이 크고 특정 국가에 매장량이 편중되어 안정적인 공급망 확보에 큰 걸림돌이 된다. 국내 연구진이 이 문제를 구조적으로 해결할 새로운 유기물 기반의 양극 소재 설계 전략을 확립했다.

기존 리튬이온 배터리는 양극재로 희귀금속 화합물을 사용한다. 이는 채굴 과정에서 심각한 환경오염을 유발하며, 원자재 가격 급등 시 배터리 가격 전체를 불안정하게 만드는 원인이 된다. 배터리 생산 비용의 상당 부분이 양극재에 집중되기 때문이다.

건국대학교 김기출 교수 연구팀은 값비싼 금속 대신 탄소 기반의 유기물을 활용하는 차세대 이차전지 양극 소재의 작동 원리를 명확히 규명했다. 단순히 새로운 소재를 개발하는 것을 넘어, 어떤 구조에서 에너지 저장 효율이 극대화되는지에 대한 구체적인 설계 지도를 완성한 것이다. 이는 주먹구구식 개발이 아닌, 원하는 성능의 소재를 정교하게 설계하고 생산할 수 있는 길을 열었다는 의미를 갖는다.

새로운 유기 양극 소재는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 탄소, 산소, 질소 등으로 구성된다. 이는 원자재 가격을 획기적으로 낮추고, 자원 무기화와 공급망 위기로부터 자유로운 배터리 생태계를 구축하는 기반이 된다. 또한 금속 채굴이 필요 없어 생산 과정부터 친환경적이다.

이번 연구 성과는 차세대 유기 이차전지의 상용화를 앞당기는 결정적 전환점이 될 것이다. 안정적이고 저렴하며 친환경적인 배터리 기술 확보는 전기차 대중화와 재생에너지 확산의 속도를 높인다. 한국이 미래 에너지 기술 패권 경쟁에서 핵심적인 우위를 점하는 동시에, 지속가능한 에너지 사회로의 전환을 이끄는 동력이 될 것으로 기대된다.