[로이슈 전여송 기자] 한국연구재단은 성균관대학교 연구팀이 저온과 큰 변형 조건에서도 작동하는 수화젤 전해질을 개발했다고 6일 밝혔다.

한국연구재단에 따르면 성균관대학교 박성준 교수 연구팀은 액체금속 입자를 개시제로 활용해 초고신축성과 항동결 특성을 갖는 수화젤 전해질을 개발했다. 해당 전해질은 전류가 흐르는 이온 통로 역할을 하는 물질로, 물을 포함한 젤 형태로 구성된다.

최근 웨어러블 전자기기 확산에 따라 유연성과 안정성을 동시에 갖춘 에너지 저장기술 수요가 증가하고 있다. 그러나 기존 수화젤 전해질은 수분 함량이 높아 기계적 강도가 낮고, 저온에서 쉽게 얼어 성능이 저하되는 한계가 있었다.

연구팀은 액체금속 입자를 활용한 중합 방식을 적용해 별도의 열이나 자외선 없이도 균일한 고분자 네트워크를 형성하는 구조를 구현했다. 또한 소수성 상호작용을 도입해 고분자 사슬 간 물리적 가교를 형성함으로써 외부 변형 시 결합이 끊어졌다가 다시 형성되는 특성을 확보했다.

이 구조를 통해 약 900% 이상의 파단신율과 기계적 강도를 동시에 유지하는 것으로 나타났다. 여기에 염화리튬을 도입해 수화젤 내부 물 분자 간 수소결합을 억제하고 동결점을 낮추는 방식이 적용됐다. 그 결과 영하 20도 환경에서도 전도성과 유연성이 유지되는 것으로 확인됐다.

해당 전해질을 적용한 슈퍼커패시터는 4만5,000회 충·방전 이후에도 초기 성능의 98%를 유지하는 것으로 나타났다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Nano-Micro Letters’에 3월 13일 게재됐다.

박성준 성균관대학교 교수는 “액체금속을 활용한 수화젤 전해질 설계 방식을 제시한 연구”라며 “웨어러블 전자기기와 유연 에너지 저장장치에 적용 가능성을 확인했다”고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr