한양대 연구팀 "강하고 유연한 차세대 '에너지저장장치' 개발"

▲섬유형 슈퍼커패시터의 구조 모델

[아시아경제 김보경 기자] 국내 연구진이 고밀도 탄소나노튜브를 실처럼 꼬아 만든 슈퍼커패시터를 개발했다. 슈퍼커패시터란 보조 배터리나 배터리 대체용으로 사용하는 에너지 저장장치로, 급속 충전이 가능하고 효율성이 높다.

이번에 개발된 슈퍼커패시터는 향후 마이크로 로봇이나 이식용 의료장치와 같은 소형기기 뿐만 아니라 착용 가능한 전자직물 등에 에너지 저장장치로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

9일 미래창조과학부에 따르면 한양대학교 생체공학과 김선정 교수팀은 전도성 고분자가 코팅된 탄소나노튜브 시트를 나선 모양으로 만든 커패시터와 집전장치의 역할을 하는 금속와이어를 서로 꼬아 섬유형 슈퍼커패시터를 개발했다.

기존에는 소형 슈퍼커패시터를 만들기 위해 얇은 필름을 나노튜브 안으로 말아 넣거나 마이크로 패턴을 새겨 넣는 등 경제성이 떨어지거나 큰 기기에 활용하기 어려운 방법이 이용됐다.

연구팀이 개발한 슈퍼커패시터는 최근 개발된 양파모양의 탄소전극이나 활성탄소보다 축전용량이 최소 6배 이상 우수한 것으로 나타났다. 또한 탄소나노튜브 시트를 나선형으로 꼬은 섬유형태는 전해질 내의 이온들과 접촉하는 단위표면적이 넓어 에너지 저장밀도가 높다.

아울러 이온이 원활히 이동할 수 있는 다양한 크기의 공간이 존재해 충·방전 속도가 빠르고, 공기 중에 오랜 시간 노출되거나 구부린 상태에서도 성능이 저하되지 않는 특성을 보였다.

미래부 관계자는 "이번에 개발된 슈퍼커패시터는 액체와 고체 전해질에서 안정적이며, 강하면서도 유연성이 뛰어나 휴대용 전자·직물로 응용가능성이 크다"고 말했다.

이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원으로 수행됐고, 네이처 커뮤니케이션지 온라인판 6월 4일자에 게재됐다.

김보경 기자 bkly477@