나노크기 흑연(그래핀)으로 만든 고용량 커패시터가 개발됐다. 옷이나 장갑 등 웨어러블 상용화를 크게 앞당길 혁신기술이다.
차세대융합기술연구원 나노바이오연구실 박상윤·신민균 박사 연구팀은 고용량 에너지밀도를 가진 슈퍼커패시터 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
이번에 개발한 슈퍼커패시터는 그래핀산화물만으로 구성된 부직포형태다. 금속 집전체를 사용하지 않는 유연소자로 구성됐다. 내구성이 높고, 스마트의류용 에너지저장소자에 적용될 수 있다.
슈퍼커패시터는 친환경 전기자동차, 신재생 에너지 분야 전기에너지 저장소자다.
웨어러블 전자기기를 위해서는 기계적 내구성이 우수하고 신속한 충·방전이 가능한 고밀도 슈퍼커패시터 개발이 필수적이다. 그래핀 소재는 전기 전도가 우수하고 기계적 내구성이 높은데다 표면적이 매우 넓어 슈퍼커패시터 전극이 이상적 소재로 알려져 왔다.
박상윤 융기원 박사는 “유연한 전기에너지저장소자는 각종 직물기반 웨어러블 센서에 전력원으로 활용이 가능하고, 실제 순간적으로 발생하는 전기신호를 효율적으로 저장하는 것을 확인했다”고 밝혔다.
그래핀 산화물의 우수한 액정특성을 반영해 섬유, 부직포형태로 제작했다.
섬유는 융기원 연구팀이 개발한 후처리 공정으로 1000도이상 온도에서도 타지 않는 방염·내열성, 높은 전기전도성과 다공성을 갖췄다. 우수한 방염·내열성으로 그래핀 에너지저장소자는 높은 내열성을 요구하는 소방복 등 의류에서도 기기 특성을 유지한다.
신민균 융기원 박사는 “습식방사로 제조된 그래핀 부직포와 섬유는 내열성, 전기전도도가 우수해 소방복과 방진복 등 특수의류 소재로 활용하는 연구를 수행했다”고 말했다.
기술은 한국연구재단 나노·소재원천기술개발사업 지원을 받아 차세대융합기술연구원이 경기도소재 유망중소기업인 ㈜퓨리텍(대표:조윤제), 인하대(박수진 교수)와 함께 수행했다. 관련 국내외 특허를 출원중이다.
이경민 성장기업부(판교)기자 kmlee@etnews.com
