국방과학연구소(ADD, 소장 박종승)는 3차원 구조 고성능 음극 기술(LIMFA: Lithium Impregnated Metal Foam Anodes (리튬함침형 메탈폼 음극))을 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 ADD 최유송 책임연구원, 안태영 선임연구원이 진행했으며, 세계적 과학논문지인 ‘사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)’에 3월 온라인 게재됐다.

유도무기용 열전지 고성능 전극 기술 연구성과 시각화 자료 (사진: 국방과학연구소)

본 연구 성과는 유도무기에 사용되는 열전지 용량을 기존 해외기술 대비 약 2배 이상으로 끌어올릴 수 있는 고성능 음극 기술이다.
 
이번 연구는 기존 열전지 음극 제조공정의 단점으로 꼽혔던 긴 제조시간과 고비용, 용량의 한계를 한 번에 해결할 수 있는 성과다. 다공성 금속 물질(메탈폼(metal foam))에 순수 리튬을 용융시켜 함침시키는 공정기술로 기존 문제점을 극복하고 성능을 확보했다.

사이언티픽 피포트 게재 논문 (사진:국방과학연구소)

유도무기에 사용되는 열전지는 500℃정도의 고온‧고하중에서 작동되는 특수전지다. 제조 시에는 용융된 리튬을 금속다공체에 잘 함침되도록 하고, 작동 시 용융상태의 리튬(녹는점 180℃)을 고온에서 흘러내리지 않고 고하중에서 전극의 형태를 잘 유지하도록 제조하는 것이 본 기술의 핵심이다.

ADD는 이러한 고에너지 밀도 전극 분야의 독보적인 기술력을 바탕으로 세계 최고 성능의 유도무기 및 어뢰용 전지 개발에 지속적으로 집중하고 있다. 본 연구결과는 향후 유도무기에 적용될 예정이다.

또한, 개발된 기술은 민수분야 전지의 핵심 부품인 고에너지 밀도 전극에도 활용이 가능해 휴대용 전자기기, 전기자동차용 리튬배터리에도 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

한편‘사이언티픽 리포트’는 세계적인 과학저널 네이처(Nature)의 자매지로 신개념의 창의적인 연구 성과를 선별하여 출판하는 과학분야 전문저널이다.

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