맥신 에너지 저장소자 개발.. 용량 4배 높여

500 nm 선폭을 가지는 맥신/탄소나노튜브 (MXene/CNT) 기반 슈퍼캐패시터 제작

[아시아경제 황준호 기자] 반도체 공정 기술을 활용해 전기 용량이 4배 이상 올라간 맥신 기반 에너지 저장 나노소자(슈퍼 캐패시터)가 개발됐다. 전기자동차나 전기저장장치(ESS) 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

나노종합기술원은 미국 드렉셀대학교와 공동 연구를 통해 이같은 소재를 만들 수 있는 기술을 개발해 관련 연구 성과가 국제 학술지인 나노에너지에 최근 소개됐다고 7일 밝혔다.

공동 연구팀은 미세 선폭 제어기술인 반도체 공정기술(포토리소그래피), 전자빔 리소그래피 기술, 집속이온빔(FIB) 기술을 활용해 대면적 8인치 웨이퍼에서 500nm 선폭 맥신·탄소나노튜브 복합소재(맥신)를 적용한 슈퍼캐패시터 소자를 만들었다. 이 소자는 높은 전기용량(317mF/cm2, 4배 향상)과 빠른 충방전 성능을 확보한 소자다.

연구책임자인 안치원 박사는 "8인치 나노공정기술과 나노소재 기술의 융합을 통해 나노에너지 분야의 핵심기술인 초소형 및 고성능 에너지 소자의 상용화 가능성을 확인한 것이 의미가 크다"고 밝혔다.

이조원 원장은 "개발된 기술은 해외 연구그룹과의 공동 연구성과로, 기술원은 국내 연구자와 해외 연구자간 국제 공동R&D와 교류의 장을 제공하는 R&D허브의 역할을 강화해 나갈 계획"이라고 말했다.

한편 이 소자에 쓰인 맥신(MXene)은 전기전도성이 우수한 2차원 판상 나노 소재다. 에너지 저장소자, 센서, 전자파 차폐 등에 전극으로 활용된다. 슈퍼캐패시터(supercapacitor)는 전극과 전해질 계면으로의 이온 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용하는 축적용량이 대단히 큰 축전지를 말한다.

맥신 (MXene) 기반 슈퍼캐패시터 소자의 선폭에 따른 에너지소자의 효율

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr