KAIST 연구팀이 기존 축전지보다 저장용량이 2배 이상 많고 잘 구부러지는 ‘초용량 축전지’를 개발했다.

교육과학기술부는 6일 최장욱<사진>·강정구 KAIST 교수 연구팀이 ‘플렉서블한 초용량 축전지 제조기술’을 개발했다고 밝혔다.

초용량 축전지란 기존 축전지에 비해 에너지 저장용량을 향상시켜 전지와 축전지의 장점을 모두 갖는 소자를 말한다. 기존 축전지는 전지에 비해 출력 특성은 좋지만, 에너지 저장 용량이 작은 것이 단점으로 지적돼 왔다.

교과부는 “새로운 탄소 나노 재료(탄소 나노튜브, 그래핀)를 이용한 최근 연구결과를 통해 초용량 축전지의 에너지 저장용량이 눈에 띄게 향상됐다”고 설명했다.

이번 연구는 미래 소재로 알려진 그래핀을 통해 구현한 것으로, 탄소로만 이루어진 그래핀에 질소 원소를 가미해 훨씬 많은 양의 에너지를 저장할 수 있게 했다. 연구팀은 “질소가 가미되지 않은 경우에 비해 저장에너지가 4배가량 증가하는데, 이 에너지 저장 용량은 기존 축전지보다 2배 이상 저장용량이 많다”고 밝혔다.

특히 그래핀 축전지는 작동이 안정적이어서 23만회 충·방전 평가에서도 성능이 저하되지 않는 것으로 확인됐다. 또 그래핀 자체의 유연한 성질을 이용해 구부러지는 축전지로도 구현할 수 있다. 이는 그래핀 축전지가 착용 가능한 에너지 저장수단으로 구현될 수 있음을 의미한다.

본 연구 결과는 최근 나노과학분야 세계적 권위지인 미국의 ‘나노 레터스(Nano letters)’지 온라인판에 발표됐다. 이번 연구는 교과부 기후변화대응 기술개발사업 지원을 받아 이루어졌다.

이번 연구를 주도한 최장욱 교수는 지난해 7월 KAIST 교수로 부임한 뒤 1년도 되지 않아 이번 연구 성과를 내 주목받고 있다. 그는 “향후 그래핀을 이용한 초용량 축전지가 차세대 전기자동차, 스마트 그리드 등에 응용돼 고출력 에너지 저장 장치로써 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 기대했다.