커피 이용한 ‘종이 배터리?’…산림청, 슈퍼 커패시터 ‘원천기술’ 확보

[아시아경제(대전) 정일웅 기자] 커피의 특정 성분을 이용해 배터리로 활용하는 원천기술이 산림청 국립산림과학원에 의해 확보됐다.

산림청은 국립산림과학원과 울산과학기술원이 진행한 공동연구에서 커피가 스며든 휴지로 친환경 종이 배터리로 만든 이른바 ‘슈퍼 커패시터(super capacitor)’가 개발됐다고 27일 밝혔다.

슈퍼 커패시터는 전기에너지를 저장·공급하는 대용량 배터리로 전력을 모아 필요시 방출하고 전원이 끊겼을 때는 소전력을 공급하는 데 주로 사용된다. 주된 용처는 스마트폰, 블랙박스, 전기 자동차 등이 꼽힌다.

일상에서 흔히 접할 수 있는 두루마리 휴지에 커피를 적셔 만든 이 배터리는 커피에 속한 알칼리 금속이온을 활성화 촉매로 사용, 새로운 활성화탄소를 생성하고 커피에 적신 휴지를 가열하는 방식으로 만들어졌다.

그간 슈퍼 커패시터를 만들기 위해선 활성화 물질로 수산화칼률(KOH) 또는 염화아연(ZnCl2) 등 인체에 유해한 물질을 주로 사용해 왔다. 또 제품의 부식이 심해 설비시설의 수명을 단축, 유지보수를 위해 고비용을 지출해야 하는 단점을 드러냈다.

하지만 커피와 두루마리 휴지를 이용해 만든 종이 배터리는 인체에 미치는 유해요소를 제거하고 제조공정의 경제성을 높일 수 있다는 점에서 시장성 확보를 기대할 수 있게 한다.

특히 새로 개발된 이 슈퍼 커패시터는 셀룰로오스(목재 또는 식물 세포의 세포벽 구성 섬유소) 종이만 탄화시켰을 때보다 성능이 우수하고 유연성(flexible)이 뛰어난 장점을 갖는다.

일상생활에서 흔히 접할 수 있는 접근성과 버려지는 휴지를 재활용한다는 점에서 친환경적이라는 점도 하나의 강점이 된다.

이 기술은 현재 국내 특허출원을 마친 상태로 미국화학회에서 발간하는 SCI(과학논문인용색인) 국제저널 ‘ACS(Applied Materials and Interfaces)’지 온라인 판에 게재됐다.

국립산림과학원 목재가공과 이선영 연구관은 “지구상에서 가장 풍부한 식물 바이오매스의 35?40%가 셀룰로오스로 구성돼 있다”며 “전극 소재인 셀룰로오스 종이를 얻는데 목재를 이용하면 배터리 제작비용을 절감 할 수 있게 된다”고 말했다.

울산과학기술원 이상영 교수는 “커피 종이를 이용한 활성탄소 제조기술은 기존 유해 화학물질을 친환경 물질로 대체하고 제조 공정의 단순화로 경제성을 확보한다는 점에서 의미가 크다”며 “종이 슈퍼 커패시터의 구현은 기존 전지의 구조적 한계를 극복하는 새로운 지평을 열게 될 것”이라고 말했다.



대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr