머리카락보다 얇은 박막전지.. '전자피부' 기대

개발된 마이크로 슈퍼커패시터

[아시아경제 황준호 기자] 머리카락보다 얇은 두께를 가진 초박막 에너지 저장장치가 개발됐다. 이 장치는 종이처럼 접어도 성능이 유지되며 1000번의 충전과 방전에도 처음과 거의 동일한 저장용량을 유지한다. 연구진은 추가 연구를 통해 전자 피부 등 다양한 웨어러블 기기에 이 에너지 저장장치를 활용할 수 있을 것으로 예상했다.

이성원 대구경북과학기술원 교수의 연구팀은 물리적인 힘에도 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 초박막 에너지 저장장치를 개발했다고 23일 밝혔다. 관련 연구 결과는 국제 학술지인 나노에너지에 최근 실렸다.

마이크로 슈퍼커패시터 제작 방법

이 장치는 총 두께 23마이크로미터(μm) 수준의 박막으로 구성됐다. 약 40마이크로미터(μm)인 머리카락의 절반에 해당하는 두께다. 이 장치는 단위 면적당 저장용량 7.91밀리패럿(mF/cm2)의 성능을 갖췄다. 1000번의 충전과 방전에도 처음과 거의 동일한 저장용량을 유지한다. 물리적으로 매우 유연해 다양한 용도로 활용이 가능하다.

연구팀은 스프레이 용액공정으로 그래핀 잉크를 도포해 활성 전극으로 활용하는 대량 생산 방식을 통해 이 장치를 구현했다. 기존 잉크를 수직으로 분사하던 스프레이 공정 대신 45도 각도로 분사하는 스프레이 공정을 통해 기존 대비 단위 면적당 30%이상 더 높은 에너지 저장 효율 확보에 성공했다.

소자의 물리적 안정성 데이터

이성원 교수는 "이번 연구를 통해 기존의 배터리나 슈퍼커패시터에 비해 얇고, 피부처럼 굴곡진 표면에서도 강한 접착력과 내구성을 보장하는 슈퍼커패시터를 개발했다"며 "아직 기존 배터리와 비교하면 총 에너지 저장용량이 다소 낮아 관련 연구를 계속해서 진행할 예정"이라고 말했다.

그는 이어 "이 장치를 상용화 하는데는 대략 3~5년 정도 시간이 필요할거라 생각한다"라며 "단위면적, 부피당 효율은 우수하지만 기존의 배터리와 비교해 총 에너지 용량이 부족해, 이를 보완하고 동작하는 소자의 에너지 소비량을 줄이는 연구가 필요하다"라고 밝혔다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr