나무의 화학적 주성분인 셀룰로오스에서 리튬이온 전지 핵심 소재인 분리막을 얻는 방법이 세계 처음으로 국내 연구진에 의해 개발됐다.

친환경 소재로 분리막을 만드는 원천 기술인 이 연구 성과가 상용화되면 1조2천억원 규모에 달하는 세계 리튬이온 2차 전지 분리막 시장의 판도 변화가 예상된다.

국립 산림과학원의 임산가공 분야 전문가인 이선영 박사는 나무에서 추출한 다공성 셀룰로오스 나노섬유로 리튬이온전지 분리막을 만드는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

강원대학교 화학공학과 이상영 교수팀과 공동으로 수행한 이 연구는 나무에서 쉽게 얻을 수 있는 친환경 재료를 활용해 분리막을 만들었다는 데 큰 의의가 있는 것으로 평가되고 있다.

현재 대부분의 리튬이온전지 분리막은 석유계 올레핀 수지인 다공성 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 사용하고 있다.

이 박사팀은 셀룰로오스를 기계적 방법을 이용해 변화시킨 나노 크기의 셀룰로오스 섬유(직경 20∼30 나노미터)에서 유기 용매와 물의 배합비 및 두께를 조절해 다공성 셀룰로오스 나노 종이 분리막을 개발했다.

셀룰로오스 나노 종이 분리막은 리튬이온 전도도가 우수하고 전기화학적 안정성이 있어 고온에서 수축현상이 일어나지 않는다.

또 전해액의 이온투과 정도가 매우 활발해 극성에 관계없이 다양한 종류의 전해액(비극성 및 극성)을 사용할 수 있다. 이 분리막은 이런 특징 때문에 충전과 방전 때 우수한 전지 특성을 나타내 고품질의 리튬이온 전지를 만들수 있다.

이 연구 성과는 지난달 말 영국왕립화학회가 발행한 '저널 오브 머티어리얼스 케미스트리'에 실렸다.

이선영 박사는 "셀룰로오스 나노 섬유는 세계적으로 전기ㆍ전자재료, 생체의학 재료, 나노복합 재료 등 첨단 신소재 개발에 활발히 이용되고 있다"며 "나노 셀룰로오스를 초대용량 전극소재, 리튬이온전지 음극소재 기판 등 다양한 용도로 이용하는 연구를 계속 하겠다"고 말했다.