[백조실험실17]전통한지로 만든 슈퍼커패시터

조진한 고려대 교수 연구팀 내놓아

▲국내 연구팀이 전통한지로 만든 '슈퍼커패시터'.

[아시아경제 정종오 기자] 21세기는 과학기술의 시대이다. 과학기술은 백조(白鳥)를 닮았다. 결과물은 매우 우아하고 획기적이다. 성과물이 나오기 까지 물밑에서 수없이 많은 발이 움직이고 있다. 그 과정은 힘들고 시간이 오래 걸린다. 연구원들의 발짓이 우아한 백조를 만드는 하나의 밑거름이다. 과학기술은 또한 백조(百兆)시대를 열 것이다. 하나의 기술이 100조 원의 가치를 창출한다. '백조 실험실'은 하나의 성과물을 만들기 위해 노력하는 실험실 현장의 이야기를 매주 한 번씩 담는다.[편집자 주]
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"입고, 구부리고, 휘어지는 스마트 시대에 우리는 살고 있다. 이번에 만든 전통한지를 이용한 슈퍼커패시터는 이 같은 시대에 새로운 계기가 마련될 것으로 기대된다."

국내 연구팀이 전통한지를 이용해 슈퍼커패시터 소자를 개발해 눈길을 끈다. 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 기존 커패시터(축전기)보다 축전용량을 향상시킨 에너지 저장 소자를 말한다.

종이나 천과 같은 직물 소재는 표면적이 매우 넓은 게 특징이다. 이 때문에 가볍고 유연해 가공하기 쉽다. 이를 전기·전자 소자에 적용할 경우 넓은 전극 표면적을 요구하는 플렉서블과 웨어러블 소자를 만들 수 있다.

연구팀은 새로운 단분자 리간드 층상자기조립법(물질 사이의 강한 친화력을 바탕으로 각 물질 층을 교차로 적층하면서 박막 형태의 기능성 복합체를 제작할 수 있는 나노제조기술)을 개발했다. 직물소재 표면에 나노 크기의 금속과 금속 산화물 입자를 매우 균일하고 조밀하게 코팅했다. 금속 종이전극과 이를 집전체로 하는 유연성이 좋은 종이 슈퍼커패시터 소자 제작에 성공했다.

이렇게 제작된 종이 전극은 직물 소재 고유의 기계·구조적 특성 변화 없이 금속의 전기 전도도를 나타냈다. 종이 전극을 기반으로 제작된 종이 슈퍼커패시터 소자는 넓은 표면적을 갖는 다공성 구조로 높은 축전용량과 출력 값을 보였다. 이번 연구는 조진한 고려대 교수 연구팀과 이승우 미국 조지아텍 교수 연구팀이 함께 수행했다.

조진한 교수는 "이번 연구는 무기 나노입자를 직물 소재에 직접 코팅해 전기·전자소자에 적합한 전극을 제작한 사례"라며 "전 공정이 용액 속에서 진행되기 때문에 다양한 형태의 소재에 적용할 수 있다"고 설명했다. 그는 "표면적을 키우기도 쉬워 앞으로 플렉서블, 웨어러블 전기·전자 소자 시장에 새로운 플랫폼을 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

조 교수는 앞으로 전기화학센서, 촉매, 멤브래인, 광학소자 등으로 그 활용 폭을 넓혀 나갈 것이라고 덧붙였다.