활상산소가 노화에 영향을 줄까요
활상산소가 노화에 영향을 줄까요
  • 김소윤 기자
  • 승인 2020.05.04 11:20
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-국내 연구진, ‘체내 항산화 작용’ 원리 이용
-배터리 노화 막아줄 ‘전해질 첨가제’ 개발
리튬 이온 배터리. (사진=픽사베이)
리튬이온 배터리. (사진=픽사베이)

[데일리비즈온 김소윤 기자] ‘활성산소.’ 사전적 정의로는 동식물 체내세포들의 대사과정에서 생성될 뿐만 아니라 오존, 산화질소, 자외선과 흡연 등 외부의 환경오염에 의해서도 생성되는 산소화합물이다. 질병을 일으키는 원인으로 작용하고 노화의 주범으로 지목된다. 

반면, 우리 몸에 침투한 세균이나 바이러스를 공격하는 유익한 역할을 담당하기도 한다. 따라서 활성산소는 적당량이 있으면 세균이나 이물질로부터 몸을 지킨다. 우리 몸에는 활성산소를 해가 없는 물질로 바꿔주는 효소인 항산화효소가 있어 활성산소의 무제한 증가를 막아준다.

이에 힌트를 얻은 국내 연구진은 ‘체내 항산화 작용’ 원리를 이용, 배터리 노화를 막아줄 물질을 개발해 화제다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 최남순·송현곤·곽상규 교수팀은 리튬 이온 배터리의 양극에서 만들어지는 활성산소와 배터리 내 부반응을 일으키는 물을 제거하는 ‘전해질 첨가제’를 최근 개발했다.

이 물질로 용량 리튬이온 배터리용으로 도입한 전극 물질에서 활성산소가 나오면 배터리의 목표 수명을 달성하지 못하는 문제를 해결할 수 있게 됐다. 연구팀이 개발한 첨가제는 체내 항산화 효소처럼 배터리 내에 발생한 활성산소와 반응해 배터리 노화를 방지한다.

연구 관련 그림 (사진=UNIST)
연구 관련 그림. (사진=UNIST)

◇ ‘리튬리치 양극’ 활용…배터리 용량 키우기

연구팀에 따르면 특히 전기차를 비롯, 대용량 에너지 저장장치의 수요가 급증하면서 리튬이온 배터리의 용량을 키우기 위한 시도가 많다. 이에 따라 리튬이 대량 함유된 물질인 ‘리튬리치(Lithum-rich) 양극’을 이용해 배터리의 충·방전 반응 중에 활성산소를 이끌어낸다. 활성산소는 전해액을 분해하고 일산화탄소나 이산화탄소 같은 가스를 발생시켜 배터리의 수명과 안정성을 줄이게 된다.

또 연구팀이 개발한 물질을 전해액 속에 소량 첨가하면 전해질 용매 대신 활성산소와 반응해 전해액이 분해되는 것을 막는다. 전지 작동 초기에는 첨가제가 용매와 반응해 보호막을 만들기 때문에 양극 표면을 보호하는 역할도 한다는 설명이다.

연구팀은 첨가제가 배터리 내의 수분도 효과적으로 제거했다고 밝혔다. 최남순 교수는 “이번에 개발된 전해액은 전지에 부반응을 일으키는 활성산소와 물을 제거할 뿐 아니라, 양극 표면에 보호막도 형성하는 ‘다기능성 전해질’”이라며 “리튬리치 양극뿐 아니라 다른 고용량 양극 소재에도 적용해 전기차 배터리와 같은 고용량 전지의 성능과 수명을 동시에 개선할 수 있을 것”이라고 전했다.

한편, 현대 질병 원인의 90% 이상이 활성산소이며, 노화의 원인설로 가장 강력하게 대두되고 있는 것이 활성산소이론이다. 그러나 최근 들어 활성산소가 인체에 이로운 역할을 하기도 한다는 것이 새롭게 밝혀지면서 활성산소 억제에 반발하는 학자들도 나오고 있다.

 


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