공간효율 배터리 수준…GIST, 차세대 슈퍼커패시터 개발 작성일 05-19 92 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">"에너지 저장 성능 향상 …빠른충전·고성능 레독스 전지 설계 가능"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="6Mfin4meAA"> <p contents-hash="52f2a8fa6d4bef1f7c22dbe95143fd683e9af3d754533603aefb2a71fd3f6b34" dmcf-pid="PR4nL8sdoj" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)공간효율을 배터리 수준으로 끌어올린 차세대 슈퍼커패시터가 개발됐다. 고성능 레독스 전지 설계가 가능해질 전망이다.</p> <p contents-hash="70346fc59c9821919330c9e7d05372c45f048bd2703aa3ef3203c5fbcb3f083c" dmcf-pid="Qe8Lo6OJcN" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 화학과 박찬호 교수와 신소재공학과 유승준 교수 연구팀이 전극과 전해질 계면에서 일어나는 상호작용을 정밀하게 제어하는 방법으로 레독스 슈퍼커패시터의 에너지 저장 성능을 크게 향상시키는 데 성공했다고 19일 밝혔다.</p> <p contents-hash="a02e1551cad52cf59886c3db7e243417e0afd0553c2683507f9d30f30c3f930a" dmcf-pid="xd6ogPIija" dmcf-ptype="general">레독스는 산화와 환원 반응을 말한다. 배터리 처럼 전자를 주고 받으며 전류를 발생한다. 최근 에너지저장장치(ESS)로 인해 재생에너지 저장 핵심기술로 주목받고 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e94e785cac2c44cf41916773265cdee2d6f953759d86d3a5eab5149c50040c0b" dmcf-pid="yrjChAtsjg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="슈퍼커패시터를 개발한 GIST 연구진. 아랫줄에 화학과 박찬호 교수(왼쪽)와 신소재공학과 유승준 교수가 나란히 앉았다. 가운데와 맨 오른쪽 위가 각각 신소재공학과 조영훈 연구생(박사과정)과 김종경 박사다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/19/ZDNetKorea/20250519103723996dhex.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="4MJEDiWAak" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/19/ZDNetKorea/20250519103723996dhex.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 슈퍼커패시터를 개발한 GIST 연구진. 아랫줄에 화학과 박찬호 교수(왼쪽)와 신소재공학과 유승준 교수가 나란히 앉았다. 가운데와 맨 오른쪽 위가 각각 신소재공학과 조영훈 연구생(박사과정)과 김종경 박사다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="b667c2bc3177f40613fbbae7ab55a455b6732c3d9efab6fc46a5d366731f3290" dmcf-pid="WmAhlcFOAo" dmcf-ptype="general">박찬호 교수는 "커패시터처럼 빠른 반응성과 긴 수명을 유지하면서도 배터리에 가까운 에너지 밀도를 구현했다는 점에서 차세대 에너지 저장 장치 개발에 중요한 전환점이 될 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="543d9344d4b3d176763af8a687270c33a1782f8047f7663fe9ac7631624f46b7" dmcf-pid="YsclSk3IjL" dmcf-ptype="general">기존 레독스 슈퍼커패시터는 에너지 밀도를 높이기 위해 전해질 속 레독스 활성물질 농도를 높이는 방식이 주로 사용됐다. 그러나 이는 활성물질이 전극 사이를 자유롭게 이동하며 에너지가 새어 나가는 자가방전 현상을 유발하고, 충·방전 효율(쿨롱 효율)도 떨어뜨리는 단점이 있었다.</p> <p contents-hash="5c8cbbd45782002eac6d69772e4f09930b96d5cfcd0071068c689cb1ba28d510" dmcf-pid="GOkSvE0Con" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 같은 단점을 해결하기 위해 유기화합물과 전해질 성분인 펜틸바이올로젠(PV)과 브로마이드(Br)를 각각 음극과 양극 전해질로 사용하는 듀얼 레독스 시스템을 도입했다.</p> <p contents-hash="b88e1b40cedaf94c81a7ff3c259d5dc0e110186578c1dcbb7ed383731407c97d" dmcf-pid="HIEvTDphki" dmcf-ptype="general">이와함께 레독스 활성물질이 효과적으로 흡착되고 확산될 수 있도록, 미세기공(2nm 이하)과 중형기공(2~50 nm)이 적절히 분포된 다공성 탄소 전극을 개발한 뒤 서로 다른 기공 크기를 조절할 새로운 합성법도 찾아 공정 비용을 낮췄다.</p> <p contents-hash="2c45cacc0bb2bc3e5567246bd89c9cc4fb51964b9f59435ac017dca57b2f0f81" dmcf-pid="XCDTywUlAJ" dmcf-ptype="general">실험결과 연구진은 PV 분자 흡착량이 에너지 밀도에 중요한 영향을 미친다는 것과 2~10 nm 크기 중형기공이 PV 분자 흡착과 확산에 가장 효과적이라는 사실을 확인했다.</p> <p contents-hash="2e53f7cfa2d0a56b31b9e0a0b68d1811a316a5df8ce360895a07ee22d91b77e2" dmcf-pid="ZhwyWruSgd" dmcf-ptype="general">연구팀은 비표면적이 3천309 m2/g, 기공 부피는 2.38 cm3/g인 탄소 전극을 써서, 수계 레독스 커패시터 시스템에서 에너지 밀도 125 Wh/kg을 안정적으로 구현했다고 설명했다.</p> <p contents-hash="57f6f8156b8d7dc3575791940151b380e16e16eff23c2a1d52847eff09e37073" dmcf-pid="5lrWYm7vke" dmcf-ptype="general">유승준 교수는 “에너지 저장 장치의 성능을 끌어올리기 위해서는 단순히 소재 성능뿐만 아니라, 소재 간 상호작용에 대한 이해가 필수적”이라며, “향후 다양한 고성능 레독스 전지 설계에 중요한 지침이 될 것”이라고 강조했다.</p> <p contents-hash="830ded649e8713644bc7cfa078b895845fcca9841171121b90963da4248f672b" dmcf-pid="1SmYGszTNR" dmcf-ptype="general">연구는 김종경 박사와 조영훈 박사과정생이 공동 1저자로 참여했다. 한국연구재단 단계도약형 탄소중립 기술개발사업 및 중견연구자지원사업 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 스몰에 온라인(4월 28일)으로 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ddd333cb5a365910d67635546da060482c65c42925ee104cf54132d5711d9498" dmcf-pid="tvsGHOqycM" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="에너지 효율을 나타낸 그림. 그림 a는 에너지 밀도 및 쿨롱 효율, b는 기존 레독스 슈퍼커패시터와의 성능 비교, c는 5,000 사이클 수명 안정성 및 쿨롱 효율을 비교했다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/19/ZDNetKorea/20250519103725273asbz.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="8Z1bKtdzcc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/19/ZDNetKorea/20250519103725273asbz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 에너지 효율을 나타낸 그림. 그림 a는 에너지 밀도 및 쿨롱 효율, b는 기존 레독스 슈퍼커패시터와의 성능 비교, c는 5,000 사이클 수명 안정성 및 쿨롱 효율을 비교했다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="340c2b3c63148d8985ef97e1eebf112ef2985a70ed4fc6207d38eba9b91f203e" dmcf-pid="FTOHXIBWjx" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '구도원 선생님' 정준원, 구며들었다…인생캐 경신 성공 ('언슬전') 05-19 다음 보급형 강세 옛말?…동남아·중남미도 '프리미엄폰' 찾는다 05-19 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
