IBS 연구단, 고밀도·고출력 ‘슈퍼커패시터’개발
기초과학연구원(IBS)의 나노구조물리연구단(단장 이영희·사진)은 탄소나노튜브와 그래핀으로 빌딩모양의 입체구조를설계해 빠르고 밀도가 높은 슈퍼커패시터를 개발했다고 12일 밝혔다.
슈퍼커패시터는 용량이 큰 전기저장장치를 일컫는 것으로 전기자동차나 수소연료자동차 등 신산업 분야의 핵심기술로 꼽힌다. 슈퍼커패시터는 이온의 이동이나 표면화학반응을 이용하기 때문에 전해질 이온이 전극 물질에 많이 흡착될수록 많은 전기를 흘려보낼 수 있어, 높은 비표면적을 지니는 탄소 전극 소재의 활용을 위한 연구가 이어져 왔다.
연구팀은 탄소나노튜브를 그래핀 사이에 수직으로 자기 배열해 이온이 출입하도록 기공을 만들고 최대한 넓은 표면이 이온을 흡착시키도록 3차원 구조를 설계했다. 이 구조는 이온의 이동이 용이하도록 이동경로를 제공할 뿐만 아니라 탄소나노튜브와 그래핀 판을 골고루 분산시키면서 표면적을 최대화시켜 이온을 흡착시켰다. 이 결과 부피당 최대 출력밀도와 최대 에너지밀도 값을 얻었고 무게당 최대 출력밀도와 최대 에너지 밀도를 얻었다.
이영희 IBS 나노구조물리연구단장은 "이번 연구는 슈퍼커패시터를 직접 전기자동차에 사용할 수 있는 계기를 마련해준 연구"라며 "전기자동차의 실용화에 한걸음 다가가게 한 중요한 사례이며 현재 관련회사와 두께를 늘이는 실용화 기술 개발을 협의 중"이라고 전했다. 연구결과는 미국화학회가 발간하는 나노과학 분야 국제학술지 '에이씨에스 나노'(ACS NANO) 6일자 온라인판에 게재됐다.
백나영기자 100na@dt.co.kr
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