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[IT뉴스]AI로 차세대 전고체전지 성능 ‘UP’…고체전해질 최적 소재 제시

온카뱅크관리자

2026-01-25 13:47:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KIST, 비정질 고체전해질 성능 핵심 요인 규명 AI 활용해 리튬이온 이동성 향상 조건 밝혀내 전고체전지용 고체전해질 설계 및 제조공정 적용 
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 <img alt="AI 기반 원자 시뮬레이션을 활용한 연구 모식도. KIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/dt/20260125133906614hcnc.png" data-org-width="640" dmcf-mid="zlVc8TrNCQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/dt/20260125133906614hcnc.png" width="658">
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 AI 기반 원자 시뮬레이션을 활용한 연구 모식도. KIST 제공.
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 폭발과 화재 위험이 없는 전고체 전지의 전해질 소재 성능을 인공지능(AI)으로 최적화할 수 있는 기술이 개발됐다.
 사전에 소재 성능 예측과 소재 개발 속도를 높여 전기차와 에너지저장치 등 안전성과 에너지밀도가 중요한 분야에서 전고체 전지의 상용화를 단축하는 데 기여할 것으로 기대된다.
 한국과학기술연구원(KIST)은 이병주 박사 연구팀이 AI 기반 원자 시뮬레이션을 통해 비정질 고체전해질에서 리튬이온 이동을 좌우하는 핵심 요인을 규명했다고 25일 밝혔다.
 리튬이온전지는 액체 전해질을 사용해 외부 충격이나 과열 시 화재·폭발 위험이 있어 안전성에 대한 우려가 커지고 있다. 이런 한계를 극복할 대안으로 불에 타지 않는 고체 물질을 전해질로 사용하는 전고체전지가 차세대 전지 기술로 주목받고 있다.
 하지만 전고체전지 핵심 소재인 비정질 고체전해질은 내부 구조가 불규칙해 리튬 이온 이동 메커니즘을 분석하기 어려워 전해질 조성이나 압축 조건 등을 바꿔가며 성능을 개선해야 하는 한계가 있었다.
 연구팀은 리튬 이온 이동을 ‘각 자리 사이 이동 용이성’과 ‘이동 경로 연결성’으로 구분해 분석했다.
 그 결과, 배터리 성능은 이경로 연결성보다는 이온이 다음 자리로 이동하는 난이도에 더 크게 좌우된다는 사실을 확인했다. 실제 리튬 이온 이동성에 따른 이온전도 성능은 조건에 따라 최대 5배 이상 차이를 보였지만, 경로 연결성은 2배 수준에 그쳤다.
 또 연구팀은 리튬 이온 이동성을 높이는 구체적인 구조 조건도 밝혀냈다. 리튬 이온 주변을 4개 황 원자가 둘러싼 구조 비율이 높을수록 이온 이동이 빨라지고, 내부 빈 공간의 크기가 적정 범위에 있을 때 가장 우수한 성능을 보였다.
 다만, 지나치게 큰 공간이 오히려 이온 이동을 방해해 밀도가 낮을수록 전도도가 높다는 기존 통념을 뒤집는 결과를 제시했다고 연구팀은 밝혔다.
 이 기술은 전해질 조성 비율이나 압축·성형 조건을 조절해 내부 구조를 제어하는 것만으로도 추가적인 소재 변경 없이 이온 전도 성능을 개선할 수 있어 전고체 전지용 고체전해질 설계와 제조 공정에 바로 적용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
 이병주 KIST 박사는 “전고체전지의 비정질 고체전해질 성능을 좌우하는 핵심 요인을 규명했다는 데 의미가 크다”며 “소재 성능을 체계적으로 개선할 수 있는 설계 기준을 제시한 만큼 향후 전고체전지 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스트 에너지 머터리얼스’ 지난해 11월 21일에 실렸다.
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 <img alt="전고체전지용 비정질 고체전해질 분석 모식도. KIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/dt/20260125133908063mdpl.png" data-org-width="640" dmcf-mid="qYJRUEnQhP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/dt/20260125133908063mdpl.png" width="658">
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 전고체전지용 비정질 고체전해질 분석 모식도. KIST 제공.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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