국립산림과학원(원장 구길본)은 임산가공 분야 전문가인 이선영 박사와 이상영 강원대 화학공학과 교수가 공동으로 나무에서 추출한 다공성 셀룰로오스 나노섬유로 리튬이온전지 분리막을 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 연구성과는 영국왕립화학회가 발행하는 '오브머티어리얼스케미스트리'에 지난달 말 실렸다.

이 박사팀은 셀룰로오스를 기계적 방법을 이용해 변화시킨 나노 크기의 셀룰로오스 섬유(직경 20-30 나노미터)에서 유기용매와 물의 배합비 및 두께를 조절해 다공성 셀룰로오스 나노종이 분리막을 개발했다. 셀룰로오스 나노종이 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.

연구팀은 "분리막의 이런 특징 때문에 충전과 방전 때 우수한 전지특성을 나타내므로 이것을 써서 고품질의 리튬이온 전지를 만들어낼 수 있다"고 설명했다. 2012년 현재 리튬이온전지의 핵심소재인 분리막의 세계시장 규모는 1조2000억원에 이르는 것으로 추산되는데 그 중 대부분의 분리막 재료가 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이다.

이 분야 세계시장은 24%를 점유한 미국 셀가드의 뒤를 이어 일본 아사히, 미국 토넨, 한국 SK이노베이션, 일본 우베 등이 각축을 벌이는 상태다. 따라서 전문가들은 셀룰로오스 분리막을 이용한 리튬이온 2차전지가 나오면 이 분야 시장 구도도 크게 변화할 것으로 예상하고 있다.

이선영 박사는 "나무 성분의 40~50%를 차지하는 셀룰로오스는 지구상에서 가장 많이 분포하고 있는 바이오고분자로 셀룰로오스 나노섬유는 세계적으로 전기·전자재료, 생체의학재료, 나노복합재료 등 첨단 신소재 개발에 활발히 이용되고 있다"며 "나노셀룰로오스를 활용해 초대용량 전극소재, 리튬이온전지 음극소재의 기판 등 다양한 용도로 이용하는 연구를 계속 하겠다"고 말했다.