치약처럼 짜서 쓰는 배터리 개발됐다

스마트폰, 노트북 등 다양한 제품에 사용되는 배터리가 치약과 같은 질감을 지니면 어떻게 될까?

IT매체 기즈모도는 14일(현지시간) 스웨덴 린셰핑대학 연구진이 다양한 형태로 변형 가능한 유체 배터리를 개발했다고 보도했다.

치약과 같은 질감을 가진 부드러운 배터리가 개발됐다. (사진=사이언스, Thor Balkhed)

이 배터리는 배터리의 핵심 전도성 물질인 전극을 유체 형태로 변형했다. 해당 연구 결과는 지난 11일 국제학술지 사이언스지에 발표됐다.

해당 논문의 공동 저자 아이만 라흐마누딘은 "배터리는 모든 전자 제품에서 가장 큰 부품이다. 오늘날 배터리는 단단하고 상당히 부피가 크다. 하지만 부드럽고 유연한 배터리는 디자인에 제약이 없다. 완전히 다른 방식으로 전자제품에 통합해 사용자에 맞게 조정할 수 있다"고 밝혔다.

그는 "배터리 질감은 치약과 비슷하다. 이 소재를 사용하여 3D 프린터로 원하는 대로 배터리를 만들 수 있다"고 설명했다.

사진=사이언스,Thor Balkhed.

이전에도 부드럽고 신축성 있는 배터리를 개발하려는 시도는 많았으나 슬라이딩 연결과 같은 기계적 특성에 의존하거나 가공 시 환경에 유해한 희귀한 소재를 사용하는 방법이 대부분이었다. 하지만, 이번에 개발된 배터리는 전극을 액체 형태로 변환하는 방법을 선택했다.

배터리는 두 개의 서로 다른 금속인 양극과 음극으로 구성되는데 화학 반응으로 인해 전자가 양극에서 음극으로 흘러 전기를 발생시킨다. 전자들이 움직이면서 기기에 전원을 공급하는데 그 동안에는 배터리가 클수록 전기 용량은 커졌다.

린셰핑 대학교 소프트전자그룹 연구 책임자 활동 중인 라흐마누딘은 "우리는 배터리 용량이 경직성(rigidity)과 무관하다는 것을 처음으로 보여줬다”고 밝혔다.

액체 전극을 개발하기 위한 이전의 시도는 때때로 딱딱해지는 액체 금속에 의존했다. 하지만 이번에 연구진은 전기를 전도할 수 있는 플라스틱(일명 공액 폴리머)과 종이 생산 과정에서 발생하는 폐기물인 리그닌(lignin)을 사용해 유연한 배터리를 만들었다. 

이렇게 만들어진 배터리는 원래 길이의 두 배로 늘려도 500회 이상 충전할 수 있다고 연구진은 설명했다.

연구진들은 "배터리의 재료가 공액 폴리머와 리그닌이기 때문에 원자재가 풍부하다. 리그닌과 같은 부산물을 배터리 소재와 같은 고부가가치 상품으로 재활용하면 순환적인 모델에 기여한다"고 주장했다. 

연구팀은 향후 배터리의 전압을 개선할 계획이다. 라흐마누딘은 "이 개념이 효과가 있음을 입증했지만 성능은 개선되어야 한다. 전압은 현재 0.9볼트(V)"라며, "이제 다른 화합물을 사용하여 전압을 높이는 방안을 검토할 것"이라고 설명했다. 참고로, 일반 AA 배터리 는 1.2~1.5V, 대부분의 스마트폰은 3.7~4.2V다.

부드러운 배터리는 미래 배터리 기술의 혁신을 의미하며, 배터리로 작동하는 장치에 대한 새로운 설계 가능성을 열었다고 해당 매체는 평했다.