미국 연구진이 상용화된 기술이 적용된 접히는 리튬이온 배터리를 만드는데 성공해 유비쿼터스 시대에 한발 다가섰다.

애리조나 주립대학(Arizona State University)의 연구팀이 플렉서블 기기에 적용할 수 있는 새로운 오리가미 배터리(origami battery)를 개발했다. 표준 전극과 상용화된 표준 패키징 기술을 사용해서 높은 변형성을 가진 리튬 이온 배터리를 제조한 것이다.

플렉서블 배터리의 경우 완벽하게 휘거나 접힐 뿐만 아니라 상용화된 제조 기술과 호환될 수 있어야 한다. 기기나 피부, 심장, 뇌와 같은 장기에 직접적으로 접촉하는 생의학적 장치를 만들기 위해서는 안전성을 빼놓을 수 없기 때문에 더 어려운 일이다.

연구진은 나노튜브 잉크를 이용해 배터리를 접은 후에도 전기 전도성을 유지했다. 이미 미우라-오리(Miura-ori) 패턴을 이용한 접히는 리튬이온 배터리를 만든 경험이 도움을 줬다.

이 연구에서는 접이식 배터리의 아이디어를 종이접기에서 차용했다. 종이접기 디자인은 접기, 펴기, 비틀림, 굽힘 등의 큰 기계적 변형을 가진 리튬 이온 배터리 제작을 가능케 했다.

연구진은 상변환 재료를 사용해서 오리가미 구조를 고정시킬 수 있는 방법을 개발했고, 오리가미 방법을 이용한 실리콘 태양전지를 제조했다.

연구진은 종이접기 개념을 사용한 덕분에 1,000% 이상의 높은 선 및 면 변형성, 큰 비틀림 및 굽힘성을 달성할 수 있었다. 종이접기 리튬 이온 배터리는 상용화된 표준물질과 패키징 기술을 사용했다.

연구를 이끈 Hanqing Jiang는 “이 연구는 종이접기 예술, 재료 과학, 기능성 에너지 저장장치의 융합으로 이루어졌다”면서 “예상을 뛰어넘는 기계적 특성과 기능성을 가진 유연한 전자장치 구조와 디자인에 대한 패러다임을 변환시키는데 큰 기여를 할 것이다”라고 기대했다.

이 연구결과는 저널 Nature Communications에 게재됐다.