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고용량·반영구 차세대 에너지 저장 소재 개발

기사입력 2014-11-06 14:08
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 국내 연구진이 저장 용량이 높고 반영구적으로 사용할 수 있는 차세대 에너지 저장 소재를 개발했다.
 강정구 한국과학기술원(KAIST) 교수팀은 기존보다 에너지 저장 용량이 2.5배 높으면서도 반영구적인 수명을 가진 차세대 에너지 저장 소재를 개발했다고 6일 밝혔다.
 보통 에너지 저장 소재로 활용되기 위해서는 에너지 저장 용량이 크고 긴 수명을 가질 수록 좋다. 하지만 현재 이차전지는 양극(+) 전극으로 사용되는 특성상 두 가지 특징을 모두 충족시킬 수 없다는 한계가 있었다.
 현재 이차전지의 양극 전극 소재는 탄소를 기반으로 하는 소재와 금속산화물을 기반으로 하는 소재가 있다. 탄소 기반 소재는 전해질의 이온을 이용해 전자를 저장하기 때문에 빠른 충·방전 속도와 긴 수명을 가지지만 많은 에너지를 저장하지 못하는 단점이 있다. 반면 물질의 화학반응을 이용하는 금속산화물 기반 소재는 많은 에너지를 저장할 수 있지만 충·방전 속도가 느리고 수명이 짧다. 따라서 긴 수명을 갖고 고출력이 가능함과 동시에 높은 에너지 저장 용량을 갖도록 하기 위해서는 기존과 다른 새로운 소재 개발이 필요했다.
 이에 연구팀은 탄소계 물질과 금속산화물의 단점을 보완하고 두 물질의 장점을 높인 고용량·고출력·긴 수명의 에너지 저장 양극전극 소재 제작에 성공한 것이다. 연구팀은 외형은 탄소계 물질로 구성하고 내부는 금속화합물로 채운 새로운 구조의 하이브리드 소재를 개발했다. 그리고 이를 에너지 저장 소재의 양극 전극으로 사용해 탄소계 물질의 장점인 긴 수명과 금속계 물질의 장점인 높은 저장 용량을 동시에 구현해냈다.
 강정구 교수는 “대량생산이 가능한 합성법을 사용하면서도 높은 에너지 저장용량, 고출력, 그리고 긴

수명을 동시에 달성하는 새로운 소재를 개발한 것”이라며 “향후 고용량 에너지 저장 기술의 상용화에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
 이번 연구 결과는 에너지 과학 분야 국제학술지인 ‘에너지와 환경과학’지 10월 8일 온라인자에 실렸다.
[김미연 기자]

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