노벨화학상 美·日 3人 공동수상 "리튬이온 배터리로 화석연료 없는 사회"

존 굿이너프, 스탠리 위팅엄, 아키라 요시노 공동수상

"친환경 에너지인 풍력, 태양력 등 ESS 없이 구현 힘들어"

【스톡홀름=AP/뉴시스】스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 9일(현지시간) 올해 노벨화학상을 존 굿이너프(맨 오른쪽), 스탠리 휘팅엄, 요시노 아키라 등 3인이 공동 수상했다고 발표했다. 2019.10.9.

【서울=뉴시스】이국현 기자 = 2019년 노벨 화학상은 존 굿이너프(미국), 스탠리 위팅엄(미국), 아키라 요시노(일본) 등 3명의 과학자에게 돌아갔다.
 
스웨던 왕립과학원 노벨위원회는 9일(현지시간) 리튬 이온전지 배터리 개발의 공로로 굿 이너프 미국 텍사스대학 엔지니어링과 교수, 스탠리 위팅엄 뉴욕주립대학교 빙엄턴캠퍼스 교수, 아키라 요시노 일본 메이조대학 교수를 선정했다고 발표했다.    

노벨위원회는 "가볍고 재충전 가능하며 강력한 리튬이온 배터리는 이제 휴대전화부터 노트북, 전기차까지 모든 것에 사용되고 있다"며 "상당량의 태양과 풍력 에너지 저장이 가능해지면서 화석 연료 없는 사회를 가능케 했다"고 설명했다.

2차 전지의 세계적 권위자로 꼽히는 위팅엄 교수는 1970년대 금속 리튬을 음극으로, 타이타늄(TiS₂)을 양극으로 사용해 리튬 배터리를 만들었다. 그는 화석연료가 필요 없는 에너지 기술을 가능하게 하는 세상을 열었다는 평가다 .

김영식 유니스트 에너지 및 화학공학과 교수는 "리튬이온전지가 가장 많이 쓰일 수 있는 곳이 에너지저장장치(ESS)"라며 "대용량 ESS가 절대적으로 필요한 것이 친환경 에너지 시스템인 풍력, 태양열 등이다. ESS와 같은 저장장치가 없으면 구현이 힘들다는 점에서 화석연료에서 자유로운 세상을 만들었다"고 설명했다.

이후 굿 이너프교수는 음극을 타이타늄 대신 '리튬코발트산화물(LiCoO2)'을 사용해 출력을 높였다. 대부분 화학 베터리는 1.5V, 2V인데 굿이너프 교수가 4V로 전압을 높이면서 가벼운 리튬이온 배터리의 장점이 추가된 셈이다.
 
김영식 교수는 "리튬 전지가 전압이 2V 밖에 안 나오는데 굿 이너프 교수가 리튬배터리의 양극 물질로 '리튬코발트산화물(LiCoO2)'을 쓰면 4V 이상까지 갈 수 있도록 했다"며 "현재 리튬이온전지에 들어가는 대부분이 옥사이드 계열 양극 물질이다"고 말했다. 김 교수는 2006년부터 2010년까지 굿 이너프교수와 함께 텍사스오스틴대에서 연구를 진행했다.

굿이너프의 음극을 기초로 아키라 요시노는 1985년 최초로 상용 리튬이온 전지를 개발했다. 그는 양극에서 반응성 리튬을 활용하는 대신 리튬이온을 삽입할 수 있는 탄소재료인 흑연을 사용했다.

김 교수는 "위팅엄 교수가 리튬 메탈로 음극, 타이타늄으로 양극을 쓰고, 캐나다 전지회사에서 리튬전지를 상용화시켰지만 사이클이 돌아가면서 덴드라이트(나뭇가지형) 구조가 형성돼 양극과 닿아 터지는 사고 생기며 사업을 접었다"며 "리튬 메탈 때문에 상용화를 못하는 상황에서 흑연을 음극에 사용하면서 상용화가 가능하게 된 것"이라고 설명했다.

노벨위원회는 "리튬이온 배터리는 1991년 시장에 처음 나온 뒤 우리 생활에 혁명을 일으켰다"며 "무선에 화석연료 없는 사회의 기반을 마련했다. 인류에게 최대의 혜택"이라고 밝혔다.

하현준 한국외대 화학과 교수 겸 대한화학회 회장은 "노벨화학상 발표 전 독일화학회 등에서 전문가를 대상으로 누가 노벨화학상을 받을 지 투표를 했는데 굿이너프 교수가 10표, 나머지 두 명의 교수는 1표씩 받았다. 최고표는 27표이고, 대부분 10표 안팎이었다"며 "노벨상과 대중성은 다른 문제다. 오랫 동안 노벨상을 높게 평가하는 이유"라고 밝혔다.

한편 지난해 노벨화학상은 단백질 진화 연구 분야에서 대변혁을 이룬 미국의 프랜시스 아놀드와 조지 스미스, 영국의 그레고리 윈터가 공동 수상했다. 이들은 생명체의 진화를 분자적 수준에서 확인하고, 이를 에너지와 의약품 등 인류 이익에 활용하는데 기반이 되는 연구를 시도했다는 평가를 받았다.

향후 올해 노벨상은 10일 문학상, 11일 평화상, 14일 경제학상 발표로 이어진다. 지난해 미투 논란으로 수상자가 없었던 노벨문학상은 올해 2018년과 2019년 수상자를 함께 발표한다. 시상식은 12월10일 진행된다.


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