울산과학대학교 화학공학과 유승민 교수가 교육부 주관 '지역대학 우수과학자 지원사업'에 선정돼 아욱과 식물인 '케나프'로 배터리 소재를 만드는 연구를 시작했다.
유 교수는 '바이오매스 기반 친환경 리튬 이차전지 소재 연구'라는 주제로 연구를 시작했으며, 2024년 2월 말까지 1억5,000만 원의 연구비를 지원받는다.
연구의 핵심은 아프리카와 인도가 원산지인 아욱과 식물인 '케나프'를 배터리 소재로 적용하는 것이다.
양삼 또는 양마(洋麻)라고도 불리는 케나프는 1년생 초본식물로 생장 속도가 매우 빨라 120일 기준 열대지역은 5~8미터, 온대지역은 3~6미터까지 성장한다.
특히, 이산화탄소의 농도가 높을수록 성장 속도가 빠른데, 우리나라에서 흔히 볼 수 있는 소나무보다 이산화탄소 흡수량이 최대 9배 높다.
이미 외국에서는 섬유 펄프와 바이오 복합 소재 등의 제품을 만드는 데 유용하게 사용하고 있다.
BMW는 이 케나프를 잘 말려 채취한 섬유질 소재를 전기차 도어패널, 대쉬보드 등에 사용하고 있으며, 우리나라에서는 가축 사료로 쓰기 위해 시험 재배가 이뤄지고 있다.
유 교수는 이렇게 빠르게 자라고 경제성이 높은 케나프를 리튬이온 배터리용 탄소 음극 및 분리막 코팅 물질로 적용하는 연구를 시작했다.
케나프는 줄기 내 기공이 매우 발달해, 케나프 기반 탄소와 고용량 실리콘 화합물을 조합하면, 현재 음극이 가지고 있는 저용량, 저출력의 문제점을 개선할 수 있다.
또 분리막 코팅 물질로 무거운 세라믹 입자 대신 개질된 케나프 입자를 적용하게 되면 이차전지 경량화와 동시에 전해액 내 다양한 불순물을 흡착해 배터리 수명을 획기적으로 개선할 수 있다.
특히 울산에는 국내 최대 완성차 기업인 현대자동차, 배터리 제조업체인 삼성SDI, 그리고 매우 많은 화학소재 업체가 관련분야 연구개발을 진행하고 있어 지역 산업계와 연계해 울산의 신성장 동력이 될 수 있다.
유 교수는 "케나프를 이차전지 소재로 적용하기 위해 단순히 기초 연구에 그치지 않고, 케나프 분쇄기술, 표면처리기술, 탄소 제조기술 등을 개발해 특허등록 및 기술이전을 통해 실제 상업화를 목표로 지역산업에 이바지하고 싶다"는 소감을 밝혔다. 김지혁기자 uskjh@