한국연구재단(이사장 조무제)은 심우영·문준호 연세대 교수 연구팀이 종이를 기반으로 휘어지고 늘어나는 '알루미늄-공기 전지'를 개발했다고 4일 밝혔다. 

알루미늄-공기 전지는 알루미늄을 공기 중 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 배터리다. 

최근 웨어러블 기기와 같이 유연성이 필요한 전자기기가 늘어나면서 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 배터리에 대한 수요가 늘고 있다. 

하지만 휘어짐과 늘어남, 접힘 등 여러 변형을 동시에 견딜 수 있는 배터리는 거의 없으며, 기존 플렉서블 배터리는 심한 변형 시 성능이 떨어지거나 폭발하는 문제를 안고 있다. 

이에 연구팀은 종이에 탄소 복합체 용액을 코팅해 접을 수 있는 양극을 제작했다. 음극에는 리튬 대비 40배 가량 저렴하고 폭발 위험이 없는 알리미늄에 적용해 안전성을 극대화한 알루미늄-공기 전지를 개발했다. 

완성된 배터리는 0.6볼트(V)의 전압과 1g당 128밀리암페어아워(mAh)의 용량을 가졌으며, 전극·전해질·분리막 등 전지의 모든 구성요소가 뛰어난 유연성을 지니고 있어 휘어짐, 늘어남, 접힘, 구겨짐 등 각종 변형을 동시에 가해도 성능 저하가 거의 없다. 
 
연구팀은 전기전도성이 높은 힌지(두 물체를 연결하는 지지점)로 배터리 여러 개를 직·병렬로 연결함으로써 전지의 출력을 추가적으로 향상시켰다. 

심우영 교수는 "이 연구는 접을 수 있는 전극을 개발해 기존보다 훨씬 큰 변형을 견딜 수 있는 형상 재구성 가능 배터리를 개발한 것"이라며 "웨어러블 디바이스 등 유연성이 필요한 각종 전자기기에 적용될 것으로 기대한다"고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업과 나노·소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 이번달 표지논문으로 실렸다.