양민양 KAIST 기계공학과 교수
양민양 KAIST 기계공학과 교수
약품처리 없이 레이저 활용 제조
국내 연구진이 기존의 복잡했던 제조과정을 대폭 줄인 고성능 '필름형 슈퍼커패시터'를 개발했다.
KAIST 기계공학과 양민양 교수(사진)팀은 고성능의 필름형 슈퍼커패시터를 저렴하고 간단한 방법으로 제작하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
슈퍼커패시터는 기존 리튬이온전지와 비교해 월등하게 빠른 충전 속도와 반영구적인 수명을 가진 차세대 에너지 저장소자다. 특히 유연한 기판에 제조되는 필름형 슈퍼커패시터는 웨어러블 전자소자의 회로에 직접 연결돼 전원 역할을 할 수 있어 핵심 전력 소자로 주목 받고 있다.
기존에는 유연한 필름 위에 넓은 표면적의 금속 전극을 형성하기 위해 포토리소그래피, 진공증착 등의 반도체 공정을 이용했다. 또 금속전극의 표면적을 넓히기 위해 추가로 고가의 설비와 2단계의 유독한 화학 공정이 필요했다.
연구팀은 보다 빠르고 저렴하며 간단한 방법인 레이저 성장 소결 공정 기술을 개발했다. 이는 나노미터 단위의 기공을 갖는 초다공성 은 전극을 제조하는 기술로, 슈퍼커패시터의 전극으로 적용하는 데 성공했다. 연구팀은 레이저만을 이용해 은 미세 패턴을 형성하는 동시에 내부에 다공성 나노구조를 생성해 10단계 이상이었던 세부 제조 과정을 1단계로 간소화했다. 또 일반적인 단일물질 대칭 구조의 슈퍼커패시터 전극과 달리 이산화망간과 산화철을 각각 양극과 음극에 적용해 구동 전압을 크게 높였다. 이렇게 만든 슈퍼커패시터는 4초 내 초고속 충전이 가능했고, 5000번 이 상 내구성 테스트에서 안정적으로 작동하는 것으로 확인됐다.
양 교수는 "앞으로 웨어러블 및 유연 전자기기 기판에 포함돼 전력을 공급할 수 있을 것"이라며 "전원까지 포함한 진정한 의미의 유연 전자기기의 현실화가 가까워졌다"고 말했다.
이번 연구결과는 재료·화학분야 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A'에 게재됐다.
http://news.nate.com/view/20180111n15790?mid=n0602
작성일 : 18-01-11 18:21
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