한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 문준희 박사 연구팀이 불소 도핑된 분말형 그래핀을 전극으로 도입해 고출력 전기에너지 저장장치 ‘슈퍼커패시터’ 성능 향상을 이끌어냈다고 15일 밝혔다.
슈퍼커패시터는 다량의 전기 에너지를 저장했다가 필요할 때 전력을 공급해주는 에너지 저장장치로 친환경차, 스마트미터, 중장비, 물류자동화장비, 통신장비 등 산업분야 탄소중립 목표 달성을 견인할 것으로 기대되고 있다.
이번 연구는 KBSI를 비롯해 전남대와 쾰른대, 한국핵융합에너지연구원과 공동연구를 통해 이뤄졌다.
공동연구팀이 개발한 불소도핑 그래핀은 유전체장벽방전(dielectric- barrier discharge: DBD) 반응기를 통해 상압에서 플라즈마를 발생시켜 분말 그래핀에 직접적으로 불소이온을 결합시키는 건식공정 방식이다.
분말 그래핀의 투입량이 연속적으로 이뤄지며, 대량으로 분말 그래핀의 불소도핑을 가능하다.
KBSI와 핵융합연 연구팀은 불소 도핑된 그래핀의 합성 및 대량 도핑기술 개발은 물론 소재분석을 통해 공유결합과 이온결합의 중간 성질을 내는 준이온결합이 존재함을 밝혔고, 전남대는 슈퍼커패시터 성능 확인 실험을 진행했으며, 쾰른대 연구팀은 계산화학 기법을 통해 준이온결합이 슈퍼커패시터 성능향상에 미치는 영향에 대해 밝혔다.
문준희 박사는 “건식으로 분말 그래핀의 대량 도핑기법을 개발하고, 이를 통해 형성된 준이온결합이 슈퍼커패시터 성능 향상에 미치는 효과가 크다는 사실을 밝힌 점에서 의미가 크다”고 설명했다.
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