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성능․안전 동시에 잡은 전고체 배터리 핵심 소재 개발

성능·안전 동시에 잡은 전고체 배터리 핵심 소재 개발- 세 원소 조합으로 이온전도도 77배 향상, 유독가스 40% 감소- 전고체 전지 적용 실증, 100회 충·방전에도 안정적 작동 □ 한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 생기원)이 전고체 배터리용 황화물계 고체전해질의 성능과 안정성을 높인 소재를 개발했다.ㅇ 생기원 저탄소에너지그룹 김태효 수석연구원 연구팀은 황화물계 고체전해질 소재에 세 가지 원소를 조합해 리튬이온 이동성을 높이고, 공기 중 수분 노출 시 발생하는 유독성 황화수소(H₂S)를 줄이는 데 성공했다고 밝혔다. □ 고체전해질은 전고체 배터리 안에서 양극과 음극 사이로 리튬이온이 이동하는 통로 역할을 하는 소재로, 이 중 이온전도도가 높은 황화물계가 유력한 후보 소재로 꼽힌다.ㅇ 연구팀은 황화물계 고체전해질 중 육리튬 인 오황화 아이오다이드(Li₆PS₅I)에 주목했다. ㅇ Li₆PS₅I는 제조 원가가 낮고, 리튬 금속과 맞닿았을 때 아이오딘화 리튬(LiI) 나노 보호층을 형성해 셀 안정성을 높이는 장점이 있다. ㅇ 다만 황화물계 고체전해질 가운데 상대적으로 이온전도도가 낮고 습기에 취약해 공기 중 수분에 노출될 경우 유독성 황화수소가 발생하는 단점이 있다. □ 연구팀은 Li₆PS₅I에 역할이 다른 세 가지 원소, 즉 염소, 안티몬, 산소를 함께 넣는 방식으로 이 문제를 해결했다.ㅇ 염소(Cl)는 소재 내부의 원자 배열을 바꿔 리튬이온 이동을 더 쉽게 하고, 안티몬(Sb)과 산소(O)는 수분에 더 강한 결합 구조를 만들어 소재 분해와 황화수소 발생을 줄이는 역할을 한다.ㅇ 연구팀은 세 원소의 비율을 단계적으로 조절하며 다양한 조성을 비교․검증한 끝에 이온전도도와 구조 안정성의 균형이 최적인 조성을 도출했다. □ 실험 결과 개발된 소재의 이온전도도는 1.158 밀리지멘스퍼 센티미터(mS/cm)로, 기존 대비 약 77배 높아졌다.ㅇ 상대습도 30% 환경에서 황화수소 발생량도 40% 줄어 수분 저항성도 개선된 것을 확인했다. ㅇ 더 높은 상대습도 50% 환경에서는 24시간 노출 시 기존 소재가 진흙처럼 변질된 반면, 개발 소재는 고체 상태를 유지하는 것으로 나타났다. □ 리튬 금속과의 안정성도 개선됐다.ㅇ 배터리 내부 합선 직전까지 버티는 한계 전류 값이 기존 대비 86% 높아졌으며, 리튬 금속과 맞닿은 상태에서 2,000시간 이상 안정적으로 작동하는 것이 확인됐다. □ 연구팀은 특히 소재 설계에 그치지 않고, 압력 셀을 조립해 사이클 성능까지 확인함으로써 소재 개발부터 전지 실증까지 전 과정에 걸쳐 기술 완성도를 높였다.ㅇ 개발된 고체전해질을 적용한 결과 전고체 전지의 초기 방전용량은 158.4 밀리암페어시 퍼 그램(mAh/g)으로, 기존 Li₆PS₅I 기반 전지(134.5 mAh/g)보다 18% 향상된 것으로 나타났다. ㅇ 충․방전 100회 반복 내구성 시험에서도 안정적으로 작동하는 것을 확인했다. □ 김태효 수석연구원은 “황화물계 고체전해질에서 성능과 안정성을 함께 높일 수 있는 소재 개발 가능성을 확인한 성과”라고 말하며, “국내 소재․부품․장비 기업으로의 기술 이전을 통해 전고체 배터리 상용화를 앞당길 계획”이라고 밝혔다. □ 이번 연구 성과는 화학공학 분야 국제학술지 케미칼 엔지니어링 저널 (Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.* 논문 제목 : Ternary doped iodine-enriched argyrodite solid electrolyte with superior air stability and excellent lithium compatibility for all-solid-state Li metal batteries (doi.org/10.1016/j.cej.2026.173923)

K-패키징 국가대표 가린다

K-패키징 국가대표 가린다- 3월 31일, 킨텍스에서 제20회 대한민국 패키징 대전 개최- 2007년 첫 포상부터 세계 무대 진출까지, K-패키징 기술혁신 견인차 □ 산업통상부가 주최하고 한국생산기술연구원(원장 이상목. 이하 생기원) 패키징기술센터가 주관하는 '2026 대한민국 패키징 대전(KOREA STAR AWARDS 2026)'이 고양시 킨텍스(KINTEX)에서 3월31일(화) 개막했다.ㅇ 대한민국 패키징 대전은 국내 패키징 분야의 유일한 정부시상으로, 매년 기술력·친환경성·디자인을 겸비한 우수 패키징기술을 발굴‧포상해 왔다. □ 국내 패키징 산업은 단순한 포장을 넘어, 글로벌 환경 규제와 K-브랜드의 가치를 높이는 핵심산업으로 탈바꿈하고 있다. ㅇ K-뷰티·K-푸드부터 첨단소재 패키징까지, K 브랜드의 경쟁력을 좌우하는 고부가가치 미래산업으로 급부상 중이다. □ 20회를 맞은 올해 최고상인 국무총리상은 ‘이커머스 물류 안정성 강화 및 재활용 최적화 단일소재(all-pp) 4.0㏄펌프 패키징’을 개발한 ㈜SUN&L다린창녕공장에 돌아갔다.ㅇ 해당 제품은 금속 부품을 PP 단일소재 스프링으로 대체해 재활용성을 확보하면서도, 이중 잠금 구조로 이커머스 배송 중 누출·오작동을 방지해 기능성과 친환경성을 동시에 구현한 점이 높은 평가를 받았다. □ 국무총리상을 포함한 총 48점의 수상작들은 국내 최대 패키징 전시회인 'KOREA PACK 2026(국제포장기자재전)' 특별전시관을 통해 4월 3일까지나흘 간 공개된다.ㅇ 올해 수상작들에는 재활용성·재사용성·탄소저감 등 글로벌 패키징 규제 강화 흐름이 뚜렷하게 반영돼 있어 K-패키징의 경쟁력을 입증하는 기술 교류 및 판로개척의 장이 될 전망이다. □ 발굴된 수상작들은 세계 패키징 무대로 진출할 수 있는 자격도 부여된다.ㅇ 아시아패키징연맹(APF)이 주관하는 '아시아스타 어워즈(ASIA STAR AWARDS)'와 세계포장기구(WPO) 주관 '월드스타 어워즈(WORLD STAR AWARDS)'가 그 무대다.ㅇ 지금까지 패키징 대전을 거쳐 아시아스타 어워즈 102건(출품 169건), 월드스타 어워즈 103건(출품 153건)이 수상해 K-패키징의 기술력을 세계 무대에서 입증해 왔다. □ 특히 패키징 분야 월드컵으로 불리는 ‘월드스타 어워즈’에서 그 성과가 더욱 두드러진다.ㅇ KGC인삼공사의 홍삼 패키지가 ‘2024 월드스타 어워즈'에서 최고상인 프레지던트 골드를 받은 데 이어 2025년에는 ㈜삼화의 단일소재 리필 화장품 패키지가 지속가능 패키징 부문 브론즈를 수상하며 K-패키징의 기술력을 재차 입증했다. □ 국제적 권위의 수상 실적은 K-패키징의 기술 신뢰도를 높여 실질적인 비즈니스 성과 창출로 이어지고 있다.ㅇ 실제로 국내외 바이어들 간 기술 협력, 판로 개척 사례가 늘어나는 등 국내 스마트·친환경 패키징은 연평균 6.5% 성장을 기록 중이다. □ 이상목 원장은 환영사를 통해 “패키징은 이제 단순한 포장을 넘어 브랜드 가치를 높이고 글로벌 환경 이슈에 대응하는 전략기술로 부상했다”고 말하며 “패키징 대전이 20회를 기점으로 K-패키징의 새로운 미래를 위한 교류와 도약의 장이 되기를 바란다”고 밝혔다.

땀으로 혈당 재는 센서, 레이저로 한 번에 '만든다'

땀으로 혈당 재는 센서, 레이저로 한 번에 '만든다'- 마스크 공정 없는 레이저 패터닝 기술로 복잡한 공정 줄여- 18배 높은 감도, 10만 회 굽혀도 성능 유지 □ 당뇨 환자는 하루에도 수차례 손가락을 찔러 혈당을 측정하지만, 통증과 감염 위험이 따르고 일상에서 수시로 측정하기 어렵다.ㅇ 이 때문에 침이나 땀으로 혈당을 측정하는 비침습 센서 개발이 활발한데, 전극 제작용 틀(마스크)을 만들고, 노광 및 식각 공정을 거쳐야 한다. ㅇ 설계를 바꾸려면 처음부터 다시 틀을 만들어야 하는 과정도 번거롭다. ㅇ 더욱이 포도당을 감지하는 효소는 열과 빛에 쉽게 변질되는 특성 때문에 장기간 사용할 경우 성능이 떨어진다. □ 한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 생기원)과 한양대학교(총장 이기정, 이하 한양대) 공동 연구팀이 마스크 공정 없이 제작할 수 있는 비효소식(Non-enzymatic) 포도당 센서기술을 개발했다. ㅇ 생기원 신산업부품화연구부문 양찬우 박사 수석연구원과 한양대 재료화학공학과 이화성 교수 연구팀은 레이저를 이용해 전극을 직접 형성하는 방식으로 땀 기반의 혈당 센서에 적용할 수 있는 전극 구조와 제작기술을 개발했다고 밝혔다. □ 연구팀은 기존의 복잡한 공정을 거치지 않고 전극을 제작하기 위해 레이저로 원하는 전극 모양을 직접 그려내는 패터닝 기술을 개발했다.ㅇ 먼저, 산화주석(SnO₂) 나노입자를 섞은 플라스틱 소재에 레이저를 조사해 내부 산화주석을 표면에 노출시키고, 이를 구리 용액에 담가 레이저를 쏜 부분에만 구리가 붙어 전극이 만들어지도록 했다.ㅇ 이어 구리 전극의 산화를 막기 위해 니켈과 금을 차례로 입혀 3중 구조의 보호막을 만들었다. ㅇ 레이저 조사로 울퉁불퉁해진 표면은 포도당과 닿는 면적이 넓어져 감지 기능이 크게 향상되는 것으로 나타났는데, 이 기술을 활용하면 고온 처리나 진공 장비 없이도 휘어지는 플라스틱 기판에 직접 적용할 수 있고, 전극 모양을 바꿀 때도 컴퓨터에서 레이저 경로만 수정하면 된다. □ 연구팀은 이러한 방식으로 제작한 전극 위에 효소 대신 금속 촉매를 사용하는 비효소식 센서를 구현했다.ㅇ 단백질 촉매인 효소는 열에 약해 레이저 공정 적용이 어렵지만, 금속 촉매는 고온에서도 안정적이어서 레이저 공정과 결합이 가능하다.ㅇ 연구팀은 전극에 백금(Pt)과 탄소 복합체를 도포해 포도당 감지 층을 형성하고, 이를 통해 금속 촉매가 땀 속 포도당과 직접 반응해 전기 신호를 만들어내는 센서를 구현했다. □ 실험 결과 제작된 센서의 포도당 검출 민감도는 상용 전극 대비 약 18배* 높은 것으로 나타났다. * 포도당 검출 민감도 : 16.3±1.40㎃ mM⁻¹ cm⁻², 상용 전극 민감도 : 0.92±0.10㎃ mM⁻¹ cm⁻²ㅇ 해당 센서는 굽힘반경 5㎜ 조건에서 10만 회 반복 굽힘 시험을 거친 결과, 전기 저항 변화가 웨어러블 센서의 내구성 기준인 25% 이내로 확인됐다. □ 개발된 성과는 생기원 뿌리분야 대표과제와 한국연구재단 중견연구(창의연구형) 과제를 통해 창출됐으며, 지난해 12월 바이오 소재 및 센서 분야의 세계적 학술지‘ACS Applied Bio Materials’온라인판에 게재됐다.* 논문 제목 : Mask-Free Laser-Defined Nonenzymatic Glucose Biosensors for High-Sensitivity and Durable Monitoring (doi.org/10.1021/acsabm.5c01950) □ 양찬우 수석연구원은 “마스크 공정 없이 레이저만으로 고감도·고내구성 땀 혈당 센서를 구현했다”라고 설명하며, “비침습 당뇨 모니터링 기술과 웨어러블 헬스케어 플랫폼으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.