삼성전자가 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀을 활용해 기존 리튬이온 배터리보다 충전을 5배 빠르게 할 수 있는 배터리 소재를 개발했다고 27일 밝혔다. 기존 스마트폰 배터리는 고속 충전 기술을 이용해도 완전히 충전될 때까지 1시간이 걸렸지만, 그래핀 배터리는 12분이면 충분하다.
그래핀은 흑연에서 벗겨낸 탄소 원자막으로, 탄소 원자들이 벌집과 같은 구조를 이루고 있어 부러지지 않고 잘 휘어지며 전기가 잘 통하면서도 아주 얇다.
삼성전자 종합기술원과 삼성SDI, 서울대 화학생물공학부 최장욱 교수팀은 모래나 수정에 들어 있는 이산화규소를 활용해 그래핀을 대량으로 만들어내는 방법을 개발했다. 이 방법으로 만들어진 그래핀은 현미경으로 들여다보면 팝콘과 같은 형상을 하고 있어 '그래핀 볼(공)'이라 불린다.
종합기술원은 이 그래핀 볼을 리튬이온 배터리의 양(+)극 보호막과 음(-)극 소재에 적용했다. 그 결과 기존 리튬이온 배터리에 비해 충전 용량은 45% 늘어났고 충전 속도는 5배로 빨라졌다. 또 온도가 60℃까지 높아져도 안정성을 유지해 전기자동차용으로도 쓸 수 있다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 게재됐다. 삼성전자는 미국과 한국에 관련 특허를 출원했다.
업계에선 5년 내 제품 상용화가 가능할 것으로 전망한다. 손인혁 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "모바일 기기와 전기차 시장 확대에 맞춰 배터리 기술을 지속적으로 발전시키겠다"고 말했다.