'초음파'를 신소재 개발에 적용한 '초음파 스프레이' 기술이 개발됐다. 고온, 진공 같은 까다로운 조건 없이 고성능 재료를 만들 수 있다.
권태혁·백종범·박노정 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수팀(이하 권 교수팀)은 초음파 에너지와 분무 미립자화 반응을 결합해 탄소나노소재 내에 질소를 고정하는 '초음파 스프레이 시스템'을 개발했다고 4일 밝혔다.
이 시스템은 가습기와 비슷한 원리로 작동한다.
초음파 에너지(120㎑)로 활성화한 그래핀, 탄소나노튜브 등 탄소나노소재에 압축 질소 기체를 스프레이처럼 빠르게 분무해 소재 전체에 질소를 효과적으로 안착시키는 방식이다.
이 시스템은 탄소와 다른 원자의 결합을 보다 빠르고 쉽게 이뤄내기 때문에 이차전지 전극을 비롯한 다양한 신소재 제조 분야에서 활용할 수 있다.
특히 질소나 산소처럼 화학반응성이 낮은 기체를 탄소나노소재와 손쉽게 결합할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 실제 이 시스템으로 질소나 산소를 고르게 도입한 탄소나노소재는 기존 소재보다 뛰어난 성능을 나타냈다.
수 마이크로초(㎲, 100만 분의 1초) 이내의 빠른 속도로 결합을 이뤄 경제적이고, 초음파 에너지 자체가 친환경적이라는 장점도 갖고 있다.
권 교수팀은 이 시스템으로 만든 탄소나노소재를 이용, 세계 최고 수준의 슈퍼커패시터 전극 제작에도 성공했다. 슈퍼커패시터는 충·방전이 가능한 이차전지의 일종으로 에너지 용량은 작지만 출력이 높아 항공우주, 군사, 자동차산업에서 주목받는 에너지 저장장치다.
권태혁 교수는 “탄소와 다른 원자 간의 결합을 손쉽게 유도할 수 있는 새로운 합성기술로 에너지 소재 발전에 크게 기여할 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
