박테리아 이용한 슈퍼커패시터용 전극 합성공정 개발

[아시아경제 김보경 기자] 박테리아 표면에서 차세대 에너지 저장장치 '슈퍼커패시터' 전극에 활용되는 나노분말을 합성하는 공정이 국내 연구팀에 의해 개발됐다. 공정 과정이 비교적 간단하고 친환경적이여서 고성능 전극재료로 응용될 금속 산화물 분말을 효과적으로 합성할 것으로 기대된다.

31일 미래창조과학부(장관 최문기)에 따르면 아주대학교 에너지시스템학과 김동완 교수 연구팀은 유전자 조작이 쉬운 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 공정을 개발했다.

DNA나 단백질, 바이러스 같은 생체고분자 물질을 지지체로 이용해 나노분말을 합성하는 경우 표면의 형상이나 성질이 다양해 독특한 구조를 얻을 수 있는데다 비표면적이 넓고 저온에서 제조할 수 있다. 하지만 고가의 생체고분자와 복잡한 공정, 낮은 수율을 극복하는 것이 관건이었다.

연구팀은 기존 수 마이크로그램(μg) 내지 밀리그램(mg) 합성에 그치던 것을 수 그램(g) 수준으로 합성수율을 개선했다. 만들어진 코발트 산화물은 비표면적이 넓고, 미세기공이 있어 차세대 에너지저장장치 등의 전극재료로 응용될 것으로 기대된다.

상온·상압의 수용액에서 진행돼 공정이 간단한 점도 장점이다. 합성된 코발트 산화물 분말은 슈퍼커패시터의 축전용량을 높이고 수명을 늘리는 데 기여할 것으로 보인다.

또한 4000번 이상의 충·방전 후에도 저장효율이 95% 이상을 유지했다. 김 교수는 "차세대 에너지 저장장치의 전극소재로 활용될 수 있는 다양한 조성의 금속 산화물 나노분말들을 높은 수율로 확보할 수 있는 합성공정"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 미래부와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심) 등의 지원을 받았으며, 연구결과는 사이언티픽 리포트지 31일자 온라인판에 게재됐다.

김보경 기자 bkly477@