상명대, 이산화탄소 활용 고성능 배터리 분리막 제작 기술 개발

- 탄소자원화 기술 새 가능성 열어

강상욱 상명대 교수 연구팀이 개발에 성공한 기술 개발도. (자료제공: 상명대)

상명대학교(총장 홍성태)는 화학에너지공학과 강상욱 교수 연구팀이 온실가스인 이산화탄소(CO₂)를 활용해 고성능 배터리 분리막을 제작하는 기술을 성공했다고 6월 27일 발혔다. 

기존에는 물리적 압력이나 질소(N₂)를 이용하던 공정에 CO₂를 대체 투입함으로써, 더욱 높은 기공률과 우수한 투과 성능을 구현했다. 이 기술은 이산화탄소를 배터리 소재 제조의 핵심 자원으로 활용할 수 있는 가능성을 보여준다.

강상욱 교수 연구팀(제1저자: 유하람)은 최근 발표한 논문에서 “기존 질소 대신 이산화탄소를 가압 주입함으로써 셀룰로오스 아세테이트 기반 배터리 분리막의 기공 구조와 성능을 획기적으로 개선할 수 있음을 입증했다”고 밝혔다.

논문에 따르면 CO₂는 높은 사중극자 모멘트(quadrupole moment)를 가져, 고분자 내부에 더 깊숙이 침투하고 강한 분자 간 반발력을 유도한다. 이로 인해 분리막 내부의 고분자 사슬 간 결합이 느슨해지고, 보다 큰 기공과 높은 기공률을 형성하는 데 유리하다는 것이다. 그 결과, 이산화탄소를 사용했을 때 기공 크기는 약 15% 증가했고, 전체 기공률은 질소기체를 처리했을 때보다 6%p 더 높았다.

강상욱 교수는 “이번 연구는 이산화탄소 기체를 배터리 소재 제조에 직접 활용할 수 있음을 실험적으로 보여준 사례”라며 “특히 친환경 분리막, 에너지 저장소재, 필터, 수처리막 등 다양한 분야에 활용될 수 있어, 탄소자원화 기술의 새 가능성을 열었다”고 설명했다.

연구팀은 앞으로 이산화탄소 기체를 활용한 다공성 소재의 대면적 제조 공정 및 분리막 모듈 응용 연구를 지속해 나갈 계획이다.

개발된 연구성과는 미국화학회(ACS)소속의 ‘Biomacromolecules’ 저널에 2025년 6월호에 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]