국내 연구진이 영하 20도에도 얼지 않고 망치로 내려쳐도 충격을 흡수하는 젤리 형태의 전해질을 개발했다.

포스텍(POSTECH)은 신소재공학과 김연수 교수, 정태훈 박사, 박소연 석사 연구팀이 화학과 박수진 교수, 배터리공학과·화학공학과 조창신 교수와 함께 유연 슈퍼커패시터(에너지 저장장치)용 하이드로젤 전해질을 개발했다고 29일 밝혔다.

물을 머금은 고분자 그물망인 하이드로젤은 젤리처럼 말랑해 전기를 실어 나르는 전해질로 주목받고 있다.

하이드로젤은 추위에 물이 얼면 딱딱해져 부서지고 이온도 움직이지 못한다는 단점이 있다.

연구팀은 이런 단점을 극복하고자 하나의 젤 안에 힘을 버티는 구역과 이온이 다니는 구역을 따로 설계했다.

물과 잘 어울리는 재료와 물과 잘 섞이지 않는 재료를 혼합해 나노 크기의 점토를 푼 물에서 굳히자 점토와 고분자가 뭉친 단단한 뼈대와 물이 풍부한 이온 통로가 나뉘었다.

연구팀은 젤을 염화리튬 용액에 담가 물이 얼지 않게 했다.

그 결과 새 젤은 비교 젤보다 잘 찢어지지 않고 버티는 정도가 약 21배, 이온이 흐르는 정도가 약 2.4배 높았다.

영하 20도에서도 말랑함과 이온 전달 특성을 유지했다.

쇠망치를 15㎝ 높이에서 떨어뜨리자 맨 유리와 얼어버린 일반 젤로 덮은 유리는 깨졌지만 연구팀이 개발한 젤을 덮은 유리는 멀쩡하게 버텼다.

이 젤로 만든 에너지 저장장치는 영하 20도에서 180도로 구부려도 정상 작동했고, 5천번 충·방전 뒤에도 처음 성능의 91.6% 이상을 유지했다.

김연수 교수는 "하이드로젤 안에서 힘을 견디는 영역과 이온을 전달하는 영역이 역할을 나누도록 설계해, 기계적 물성과 이온전도성을 함께 높인 것이 핵심"이라고 설명했다.