콘덴서 빠른 충전, 전극 소재 대량생산기술 개발

(부산ㆍ경남=뉴스1) 이경구 기자 = 한국세라믹기술원 노광철 박사팀과 연세대학교 김광범 교수 공동연구팀은 콘덴서 용량을 높이고 빠른 충전을 해주는 전극 소재를 대량생산 할 수 있는 슈퍼커패시터용 그래핀 합성 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

슈퍼커패시터는 콘덴서의 성능 중 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로 충전지 역할을 하며 전자 회로를 안정되게 동작시키기 위한 필수 부품이다.

그래핀은 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 층으로 강도는 강철보다 100배 강하고 면적의 20%를 늘릴만큼 신축성이 좋다.

또 열전도율도 금속인 구리의 10배가 넘고 빛의 98%를 통과시킬 정도로 투명해 반도체 정보 처리속도를 획기적으로 높이고 고성능 태양전지 개발, 유기 반도체 등 다양한 분야에서 활용 가능한 물질이다.

기존 그래핀은 2D구조로 전기를 저장할 수 있는 면적이 좁은 에너지저장 성능의 한계가 있었다.

연구팀은 그래핀옥사이드(흑연을 산으로 산화시켜 표면이 산소로 일부 치환되어 있는 형태)에 금속산화물 촉매반응을 통해 그래핀 상에 균일한 나노천공인 다공성 구조로 합성해 정전용량을 높이고 대량생산이 가능하도록 했다.

개발된 기술을 슈퍼커패시터 전극재료에 적용 할 경우 뛰어난 에너지·출력 밀도 특성을 가진는 것을 입증했다

슈퍼커패시터는 풍력과 태양광 등 신재생에너지 분야와 ESS(에너지저장장치), 자동차 제동에너지 회생 등 다양한 분야에 적용되며 세계시장은 1조 수준으로 추정하고 있다.

연구팀은 이번 성과를 바탕으로 국내 산업체가 상용화 할 경우 시장 선점이 가능할 것으로 예상된다.

이번 연구개발 결과는 영국 왕립화학회에서 발간하는 세계적 권위의 과학저널인 에너지와 환경 과학 4월호 표지 논문으로 게재됐다.

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