정윤석(사진) 연세대 화공·생명공학부 교수는 이데일리와의 인터뷰에서 “고체 상태에서 액체 전해질에 버금가는, 고이온전도도 원천 소재를 개발하는 데 어려움이 있다”며 전고체 배터리 분야에 대한 꾸준한 지원과 투자를 강조했습니다.
그는 “음극 활물질(배터리 내 전기를 일으키는 반응을 담당하는 물질)을 현재 흑연에서 용량이 높은 실리콘이나 리튬금속으로 대체하려 할 때도 액체 전해질보다 고체 전해질이 배터리 성능을 안정화할 수 있을 가능성이 커 에너지 밀도를 극대화할 수 있다”고 봤습니다. 다만 정 교수는 “리튬금속 자체에 발화성이 크다보니 음극 활물질로 리튬금속을 적용할 땐 안전성 문제를 주의 깊게 평가해야 한다”고 덧붙였습니다.
정 교수는 전고체 배터리가 개발되기까진 시간이 아직 필요하다고 분석했습니다. 세계 각지에서 △고분자 △무기계 등 유력 고체 전해질 후보군을 연구하곤 있지만 장·단점이 명확하고 기술 난제도 많아섭니다. 그는 “고분자 전해질 기반 기술은 지금의 리튬이온 배터리 기술·생산 인프라를 거의 그대로 가져갈 순 있지만 전기화학적 산화 안정성이 떨어지는 등 한계가 있고, 무기계 전해질 기반 기술은 발전이 빠르긴 하지만 가격 등 기술적으로 넘어야 할 산이 많다”며 “가까운 미래에 하이브리드 형태의 전고체 배터리가 우선 등장하고 이상적 형태의 전고체 배터리가 뒤이을 가능성이 있다”고 판단했습니다.
정 교수는 그러면서 “액체 전해질 수준만큼 고체 전해질의 원천 소재 이온전도도를 높이고 배터리 내 계면 특성을 원활하게 가져가는 것 자체가 어렵다”며 “충·방전 과정에서 기계·화학적 변형까지 일어나 계면 현상을 이해하고 이에 맞는 엔지니어링 전략을 수행하는 것은 전극·셀에 걸쳐 종합적이고 심도 있는 연구가 필요하다”고 말했습니다.
정 교수는 “정부가 긴 안목으로 장기적으로 투자할 수 있는 인내가 필요하다”며 “산·학 협력은 질·양적 강점이 많지만 기초 연구와 원천소재에 대한 관심과 지원 역시 인력 육성과 원천기술 측면에서 간과해선 안된다”고 주장했습니다.