슈퍼 커패시터(콘덴서)의 성능을 크게 높여 줄 수 있는 그래핀 제조 기술이 나왔다.
노광철 한국세라믹기술원 책임연구원과 김광범 연세대 교수 공동연구팀(이하 공동연구팀)은 슈퍼 콘덴서용 나노천공 그래핀 합성 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
`슈퍼 콘덴서`는 여러 콘덴서 성능 가운데 전기 용량을 중점 강화해 충전지 역할을 수행하고 전자 회로도 안정되게 만들어 주는 필수 부품이다.
`나노천공 그래핀`은 그래핀 표면에 20나노미터(㎚) 이하 균일한 나노 천공(구멍)을 뚫어 기능성을 높인 그래핀을 말한다.
2D 구조의 매끄러운 그래핀은 좁은 표면적의 한계로 에너지 저장 등 성능이 제한돼 있었다. 과학기술계는 천공이나 개질 등 다양한 성능 향상 시도를 해 왔다.
공동연구팀은 그래핀옥사이드(GO)와 금속산화물 촉매 반응을 이용해 그래핀 위에 다공성 나노 천공을 합성하는데 성공했다. 다공성 나노 천공을 갖춘 그래핀은 정전 용량이 크게 향상됐다.
연구팀은 이 그래핀을 슈퍼 콘덴서 전극 재료에 적용, 에너지·출력 밀도에서 우수한 특성을 입증했다. 대량 생산 방법도 함께 개발해 슈퍼 콘덴서용 그래핀 시장 확대 가능성을 높였다.
이번 연구는 산업통상자원부 에너지미래기술개발사업 과제의 일환으로 수행됐다.
노광철 연구원은 “슈퍼 콘덴서는 풍력, 태양광 등 신재생에너지와 에너지저장시스템(ESS), 자동차 제동에너지 회생 등 다양한 분야에서 1조원 규모의 시장을 형성하고 있다”면서 “국내에서 이번 기술을 상용화하면 세계 슈퍼콘덴서 시장을 선점할 수 있다”고 말했다.
연구 성과는 영국왕립화학회 발간 `에너지와 환경 과학` 4월호 표지 논문으로 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
