중국 연구진이 만든 '구부러지는 배터리', 웨어러블 시대를 바꿀까

스마트워치를 차고 운동하다가 땀에 젖어 고장 난 경험이 있다면, 이 뉴스에 주목해보자. 중국 연구진이 개발한 새로운 배터리는 구부러져도, 뜨거워져도, 차가워져도 멀쩡하다는 것이다.

톈진대학의 쉬윈화 교授와 화남이공대학의 황페이 교수팀이 개발한 이 유기 리튬이온 배터리는 영하 수십도부터 80도까지의 극한 온도에서도 안정적으로 작동한다. 연구 결과는 지난 2월 18일 세계 최고 권위의 과학저널 네이처에 발표됐다.

기존 배터리의 한계를 넘어서다

현재 우리가 쓰는 리튬이온 배터리는 대부분 리튬코발트산화물이나 리튬인산철 같은 무기물질을 양극재로 사용한다. 문제는 이런 소재들이 충돌하거나 과열될 때 폭발 위험이 있고, 희귀 광물에 의존해 가격 변동성이 크다는 점이다.

더 큰 문제는 유연성이다. 스마트워치, 의료용 패치, 접이식 스마트폰 같은 웨어러블 기기가 늘어나면서 '구부러져도 괜찮은' 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 하지만 기존 배터리는 딱딱해서 이런 용도에 적합하지 않았다.

연구진이 주목한 것은 유기물질이다. 유기 소재는 본질적으로 안정해서 폭발이나 화재 위험이 적고, 합성과 재활용이 쉽다. 무엇보다 구부러짐에 강해 웨어러블 기기에 이상적이다.

유기 배터리의 딜레마를 해결하다

하지만 유기 소재에도 치명적인 약점이 있었다. 전기 전도성이 낮아서 많은 양의 전도성 첨가제가 필요했고, 작은 유기 분자들이 전해질에 녹아버려 배터리 수명이 짧았던 것이다.

중국 연구진은 이 문제를 혁신적인 유기 양극재 개발로 해결했다. 구체적인 화학 구조는 공개되지 않았지만, 전도성과 안정성을 동시에 확보한 것으로 보인다.

특히 이 배터리는 영하 수십도에서 80도까지의 극한 온도에서도 효율적이고 안정적인 성능을 보인다고 연구진은 밝혔다. 이는 기존 리튬이온 배터리가 대부분 0도에서 45도 사이에서만 정상 작동하는 것과 비교하면 놀라운 발전이다.

한국 기업들에게는 기회일까, 위기일까

이 기술이 상용화되면 한국의 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)에게는 어떤 의미일까?

한편으론 새로운 기회다. 웨어러블 기기 시장이 급성장하고 있지만, 기존 배터리 기술로는 한계가 명확했다. 유기 배터리 기술을 확보하면 새로운 시장을 선점할 수 있다.

하지만 위기 요소도 있다. 중국이 또 하나의 차세대 배터리 기술에서 선두를 달리고 있다는 점이다. 이미 중국은 리튬인산철(LFP) 배터리에서 한국을 추월했고, 이번엔 유기 배터리까지 앞서가고 있다.

삼성전자나 LG전자 같은 웨어러블 기기 제조사들에게는 분명 매력적인 기술이다. 더 얇고, 더 유연하고, 더 안전한 배터리로 차별화된 제품을 만들 수 있기 때문이다.

상용화까지는 아직 갈 길이 멀다

하지만 실험실에서 실제 제품으로 가는 길은 여전히 험하다. 연구진도 "실용화를 위한 중요한 발걸음"이라고 신중하게 표현했다.

가장 큰 과제는 대량생산이다. 실험실에서 소량 제작하는 것과 공장에서 수백만 개를 일관되게 생산하는 것은 완전히 다른 문제다. 생산 공정의 안정성, 품질 관리, 비용 효율성 모두 해결해야 할 숙제다.

또한 실제 기기에 적용했을 때의 내구성과 안전성도 검증되어야 한다. 논문에서 발표된 성능이 실제 사용 환경에서도 재현될 수 있을지는 더 많은 테스트가 필요하다.