[이미디어= 황원희 기자] 소재과학의 가장 큰 과제 중 하나는 넷제로와 같은 당면과제를 해결하는 새로운 소재를 개발하는 데 있다. 최근 리버풀 대학 연구진은 사이언스지를 통해 리튬 이온을 빠르게 전도하는 고체물질을 발견했다고 알렸다. 이러한 리튬 전해질은 전기자동차와 많은 전자기기에 동력을 공급하는 2차 전지에서 필수적인 성분이다.

무독성 토질 원소로 구성된 신소재는 현재의 리튬 이온 배터리 기술에서 액체 전해질을 대체할 수 있을 정도로 이온 전도도가 높아 안전성과 에너지 용량이 향상됐다고 알렸다. 연구진은 이 물질에 대한 변형적인 과학적 접근법을 이용함으로써 물질 합성과 이 물질의 구조(공간의 원자 배열)를 결정하여 배터리 셀에서 시연했다.

신소재는 액체 전해질을 대체할 수 있을 정도로 높은 리튬 이온 전도도를 달성하는 극소수의 고체 물질 중 하나이며, 그 구조상 새로운 방식으로 작동한다. 이같은 발견은 대학의 화학 전문가들이 내린 결정을 지원하기 위해 인공지능과 물리학 기반의 계산을 사용한 공동 계산 및 실험 작업 흐름을 통해 이루어졌다.

새로운 물질은 화학을 최적화하여 물질 자체의 특성을 더욱 향상시키고, 연구가 제공하는 새로운 이해를 기반으로 다른 물질을 식별할 수 있는 플랫폼을 제공한다.

특히 이온 이동을 용이하게 하기 위해 다양한 환경을 가진 고체는 매우 우수한 성능을 구현할 수 있는데 이는 매우 좁은 범위의 이온환경에서 적은 수의 고체로도 가능하다. 

최근의 추세는 인공지능 도구들을 보다 광범위하게 활용하는 데 있는데 이 경우 이러한 툴은 독립적으로 작동할 수 있고 이전과 유사성을 보이면서 훈련받았던 것을 다양한 방식으로 재현할 가능성이 있다.

이와 대조적으로 이번 발견 연구 논문은 인공지능과 전문가들에 의해 정렬된 컴퓨터가 이론을 바탕으로 물성에 미치는 영향을 평가하는 구성과 구조에서 유의미한 차이를 모색함으로써 실제 물질 발견의 복잡한 문제를 해결할 수 있는 가능성을 보여줬다.

한편 논문 '두 음이온 패킹에 의해 정의되는 다중 배위 환경을 통한 초이온성 리튬 수송(Superionic lithium transport via multiple coordination environments defined by two anion packing)‘은 사이언스지에 게재되어 있다.

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