日 나노 ‘스펀지’가 바꿀 배터리 미래... 초고속 충전 현실로

최근 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2026에서 일본의 딥테크 스타트업 3DC가 배터리의 물리적 한계를 뛰어넘는 차세대 탄소 소재 ‘그래핀 메조스펀지(GMS)’를 선보이며 전 세계의 이목을 집중시켰다.

도호쿠 대학의 연구를 기반으로 탄생한 이 나노 소재는 전기차와 스마트폰의 충전 속도를 혁신적으로 단축할 ‘게임 체인저’로 평가받고 있다고 12일(현지시각) 베트남 언론 하이 므어이 본 지어가 보도했다.


기존의 그래핀이 평면적인 2D 시트 구조였다면, 3DC가 개발한 GMS는 속이 빈 공 모양이 연결된 3차원 스펀지 구조이다. 이 구조의 핵심은 격벽의 두께가 정확히 원자 1개 수준으로 얇으면서도 나노 수준의 미세한 구멍(다공성)이 촘촘히 배열되어 있다는 점이다.

3DC의 미사와 카즈시 대표는 "기존 소재는 전자가 평면 위를 미끄러지듯 움직여야 했지만, GMS의 허니콤(벌집) 구조는 전자가 입체적인 네트워크를 통해 자유롭고 빠르게 이동할 수 있게 한다"고 설명했다.
이러한 구조적 특성 덕분에 내부 저항은 최소화되고 전도성은 극대화되어, 추가 첨가물 없이도 배터리의 입출력 성능을 비약적으로 높일 수 있다.


GMS를 배터리 전극에 도입할 경우 얻을 수 있는 실질적인 효과는 수치로 증명되고 있다.

3DC의 내부 데이터에 따르면 GMS 적용 시 충·방전 성능은 기존 대비 20% 이상 향상되며, 배터리 수명은 사이클 수명이 30% 이상 증가하고, 에너지 밀도는 고전압 환경(4.4V 이상)에서도 안정성을 유지하며 용량 25% 이상 증대된다.

특히 GMS는 고무처럼 유연하게 변형되는 '탄성'을 지니고 있어, 충전 시 배터리 소재가 팽창할 때 발생하는 물리적 압력을 효과적으로 흡수한다. 이는 전극의 균열이나 열화를 방지해 배터리 수명을 획기적으로 늘려주는 비결이다.

3DC의 기술력은 이미 글로벌 시장에서 인정받고 있다. 현대자동차그룹의 오픈 이노베이션 플랫폼인 '제로원(ZER01NE)' 펀드로부터 전략적 투자를 유치하며 상용화 가능성을 입증했다.

또한 3DC는 50건 이상의 독점 특허를 바탕으로 기술적 진입 장벽을 높였으며, 현재 전 세계 주요 배터리 제조사에 샘플을 공급해 최종 평가를 진행 중이다.

3DC는 2025년 약 24억 5,000만 엔의 시리즈 A 투자를 유치한 데 이어, 2026년 내에 세계 최초의 GMS 대량 생산 라인을 공식 가동할 계획이다.

미사와 대표는 "이 나노 구조를 대량으로 생산할 수 있는 기술은 우리뿐"이라며 강한 자신감을 내비쳤다. 일본발 나노 기술이 '충전 스트레스 없는 세상'을 얼마나 빨리 앞당길지 귀추가 주목된다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com