한국전자통신연구원(ETRI)이 차세대 전고체 전지의 상용화를 앞당길 수 있는 얇고 유연한 고체 전해질막을 개발했다. 이번 성과는 에너지 밀도와 안전성 향상을 동시에 충족시키면서도 대면적 제조 공정과의 호환성을 입증했다는 점에서 주목된다.

전고체 전지는 기존 리튬이온 배터리와 달리 액체 대신 고체 전해질을 사용한다. 이로 인해 화재 위험이 줄어들고, 구조적 특성상 에너지 밀도를 높일 수 있어 전기차와 에너지 저장장치(ESS) 등 미래 산업의 핵심 동력원으로 꼽힌다. 그러나 고체 전해질의 두께가 두꺼워 에너지 저장 효율이 떨어지거나, 반대로 얇게 만들면 기계적 강도가 약해 상용화에 어려움이 있었다.

ETRI 연구팀은 이를 해결하기 위해 지지체 표면에 미세 기공을 레이저로 가공하고, 그 위에 고체 전해질 슬러리를 코팅하는 새로운 방식을 도입했다. 이 방법을 통해 두께는 27마이크로미터 수준으로 얇아졌고, 동시에 기존보다 13배 이상 향상된 인장 강도를 확보해 내구성과 유연성을 갖췄다. 특히 고분자 필름이나 금속 호일을 지지체로 쓰면서 이온 이동이 원활한 전해질막을 구현했다는 점에서 기술적 진보로 평가된다.

이 기술을 활용한 전고체 전지는 기존 고체 전해질 전지에 비해 에너지 밀도가 6배 높았고, 상온에서도 안정적인 충전과 방전을 반복할 수 있는 성능을 보였다. 또한, 상용 리튬이온전지 제조 공정과도 호환이 가능해 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 대량 생산이 가능한 점도 입증했다. 이는 기존 생산 인프라를 활용해 전고체 전지를 양산할 수 있는 실질적인 기반을 마련한 것으로 해석된다.

이번 연구를 이끈 강석훈 선임연구원은 고체 전해질막의 내구성과 이온전도성을 모두 잡았다는 점에서 상용화를 위한 핵심 장애물을 극복했다고 평가했다. 특히 얇고 유연한 필름 형태로 대면적 제작이 가능하다는 것은 전고체 전지를 전기차나 휴대형 전자기기 등 다양한 분야에 확대 적용할 수 있는 중요한 전환점이 될 수 있다.

이 같은 기술 개발은 배터리 산업의 패러다임 전환을 예고하는 신호탄이 될 수 있다. 향후에는 더 높은 안정성과 성능을 가진 전고체 전지가 상용화되면서, 전기차의 주행 거리 증가 및 배터리 교체 주기 연장 등 실질적인 소비자 혜택으로 이어질 것으로 전망된다.