전기차 `충전속도 1000배` 빨라진다

국내연구진, 탄소나노튜브 활용 '슈퍼 커패시터' 기술 개발
국내 연구진이 기존 구조에 비해 충전속도가 1000배 이상 빠른 슈퍼 커패시터 기술을 개발, 전기자동차 등에 차세대 에너지 저장장치로 쓰일 수 있을 전망이다.

이효영 성균관대 교수(화학과)와 윤여흥 박사 연구팀은 그래핀 조각을 수직으로 세워 충ㆍ방전 속도를 획기적으로 높인 고성능 슈퍼 커패시터 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

슈퍼 커패시터는 이차전지를 잇는 차세대 에너지 저장장치로, 리튬이온전지에 비해 출력이 높아 전기자동차, 풍력발전기 등 고출력이 필요한 전자장치에 적합하다. 전도성 전극 소재에서 전해질 이온들을 흡착(충전) 및 탈착(방전)하는 방식으로 전기를 생산하기 때문에 전극에 전해질 이온이 많이 흡착될수록 전기를 많이 흘려보낼 수 있다.

연구팀은 탄소나노튜브로 산화그래핀 필름을 만든 후 절단 및 열처리를 통해 수직구조에 전도성과 전극밀도가 높은 그래핀 조각 전극을 만들었다. 또 충ㆍ방전이 빠르게 이뤄지게 하기 위해 산화그래핀 조각 시트 사이에 탄소나노튜브를 위치시켜 시트 사이에 규칙적인 기공이 만들어지게 했다.

이렇게 만든 전극은 기존 커패시터에 쓰이는 분말형태, 수평구조 그래핀에 비해 충ㆍ방전 속도가 1000배 이상 빨랐다. 에너지 저장용량도 약 3배 높고, 전극밀도 또한 기존 활성탄이나 그래핀 대비 2배 이상 높았다.

이효영 교수는 "이 기술은 향후 소형 에너지 저장장치나 적은 부피를 요하는 전자기기, 전기자동차, 고속 충전이 필요한 차세대 에너지 저장장치 등에 응용될 것"이라고 말했다.

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 미국화학회가 발간하는 나노분야 국제학술지 'ACS 나노' 2일자 온라인판에 게재됐다.

안경애기자 naturean@