휘어지는 초용량 축전지 개발

최장욱 교수

신소재 ‘그래핀’을 활용해 기존 축전지에 비해 용량은 더 크고 휘어지는 차세대 축전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 교육과학기술부는 6일 한국과학기술원(KAIST) 최장욱·강정구 교수 연구팀이 그래핀에 질소 원소를 덧붙여 '초용량 축전지(Supercapacitorㆍ저장 용량이 커 전지와 축전지의 장점을 모두 가진 소자)'를 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 그래핀은 흑연의 탄소 원자 배열과 같은 모양이면서 두께는 원자 하나 정도에 불과한 2차원의 탄소 나노 구조체를 말한다. 보통 흑연에서 한 겹의 원자 층을 벗겨낸 것으로 전자가 빠르게 이동할 수 있어 전도성이 매우 좋은 데다 강도 등 물리적 성질도 뛰어나 '꿈의 신소재'로 알려져 있다. 연구팀은 이 같은 그래핀에 질소를 첨가(도핑)하면 축전지의 용량이 그래핀만 사용한 경우에 비해 4배 정도 커진다는 사실을 확인했다. 질소 도핑 그래핀 축전지는 일반 그래핀 축전지에 비해 전해액의 이온과 더 잘 결합하기 때문이다. 더구나 이 축전지는 그래핀 자체의 유연한 성질 때문에 구부러지는(플렉서블) 형태까지 가능해 앞으로 옷이나 신체 등에 착용하는 에너지 저장 수단으로 활용될 수 있을 전망이다. 이번 논문은 나노과학 분야 권위지인 미국의 '나노 레터스(Nano letters)' 온라인판에 최근 실렸다. 최장욱 교수는 "이 연구 성과를 바탕으로 그래핀을 이용한 초용량 축전지가 차세대 전기자동차, 스마트 그리드(차세대 지능형 전력망) 등에 응용될 수 있을 것"이라고 설명했다. 성행경 기자 saint@sed.co.kr