"강도 높은 기존 탄소나노튜브에 에너지 저장 기능 더해"
"현 시점 상용화는 무리…생산능력·기술력 더 확보해야"
최근 전기차 시장이 확대되면서 전기차의 심장인 '배터리'에 대한 한계가 속속 나타나고 있다. 특히 겨울철 히터 가동 및 온열시트를 작동시킬 경우 배터리 효율성이 급격히 하락해 운행 가능 거리가 대폭 줄어든다. 이를 해결하기 위해선 배터리 무게가 가벼우면서도 저장 공간이 확대돼야 하는 등 각종 조건들을 충족시켜야 한다. 즉 기술력 향상이 필요한 시점이란 것이다. 이로인해 전기차 배터리 생산업체들은 수백~수천억 원의 연구개발비를 투입해 기술 향상에 집중하고 있다.
그러나 네모난 베터리의 패러다임을 깨는 혁신적 기술력이 등장해 업계가 술렁이고 있다. '다기능 탄소나노튜브 섬유'가 주인공이다. 지난달 10일 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원 복합재료연구본부 기능복합재료연구실 김태훈 박사 연구팀은 인하대학교 양승재 교수 연구팀과 높은 에너지 저장 기능과 고강도 특성을 지닌 '다기능성 탄소나노튜브 섬유'를 최초 개발했다고 밝혔다.
기존 탄소나노튜브는 현재까지 알려진 물질들 중 가장 강도가 높은 물질이다. 여기에 해당 물질은 전자 성질까지 지니고 있어서 배터리 용 음극 실험에 자주 등장한다. 특히 탄소나노튜브 양면 모두 전기를 수용할 수 있어 기존 리튬 배터리에 들어가는 흑연의 수용 능력이 320mA라면 탄소나노튜브는 최대 1000mA까지 수용할 수 있는 것으로 전해진다. 연구팀은 이같은 고강도·전자 성질을 지닌 탄소나노튜브에 이같은 특성을 활용해 '에너지 저장'이란 특성을 덧붙인 것이다.
'다기능 탄소나노튜브 섬유'를 자동차에 적용한다면 다음과 같다. 차량 내 대시보드나 범퍼, 트렁크 등 어느정도의 강도가 요구되는 위치에 다기능 탄소나노튜브 섬유로 제작된 제품을 장착해 기존 배터리 저장 능력에 플러스 알파의 저장 공간을 추가할 수 있다. 다기능 탄소나노튜브 섬유로 제작된 제품을 차량 내에 많이 장착할 수록 알파 저장 공간 능력은 무긍무진해진다. 이외에도 전기 배터리가 적용되는 드론이나 노트북, 나아가 항공이나 선박, 중장비 등에도 적용할 수 있는 것으로 전해진다.
다만 시장에 해당 기술이 적용되기까지는 약 10~20년 가량이 더 소요될 것으로 예상된다. 생산성과 기술력이 아직은 첫발 뗀 수준에 불과하기 때문이다. 김태훈 한국재료연구원 기능복합재료연구실 선임연구원은 위키리크스한국과의 통화에서 "다기능 탄소나노튜브 섬유는 특정 열처리를 통해 생산되기 때문에 섬유가 다른 섬유들과 달리 한가닥씩 나온다. 즉 실용화 되기엔 턱없이 부족하다는 것"이라고 말했다.
그러면서 "연구진은 이를 해결하기 위해 생산 속도보다 섬유의 굵기를 확대 생산하는 방향으로 가닥을 잡았다. 최근 연구진은 기존 15~20마이크로 굵기에서 최근 40~150마이크로까지 확장시키는 데 성공했다"며 "앞으로 기업들의 관심이 높아지고 투자금이 유치되면 생산성 확대가 가장 시급할 것으로 보인다. 지금 당장 이 기술을 적용시킬 수 있는 건 장난감 자동차나 드론 수준에 불과하기 때문"이라고 덧붙였다.
[위키리크스한국=박영근 기자]
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