KAIST-에너지연, 낙엽 활용 ‘친환경 마이크로 슈퍼커패시터’ 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 세계 최초로 미활용 산림 바이오매스인 낙엽을 기반으로 다공성 그래핀-무기 결정 하이브리드 전극을 제작하는 차세대 에너지 저장장치를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)과 한국에너지기술연구원이 낙엽을 활용한 친환경 마이크로 슈퍼커패시터를 개발했다고 13일 밝혔다.

마이크로 슈퍼커패시터는 얇은 판상의 초소형 수퍼커패시터로, 기존의 리튬박막전지에 비해 안정성이 뛰어나고, 높은 출력 및 우수한 부피당 에너지밀도 결과를 보여 최근 큰 기대를 모으고 있는 초소형 고성능 에너지저장소자다.

다양한 에너지 저장장치 중 마이크로 슈퍼커패시터는 높은 전력 밀도와 긴 수명, 짧은 충전 시간으로 큰 관심을 끌고 있지만, 증대되는 전자 전기 제품의 소비 및 사용, IT 모바일 기기 첨단화에 따른 짧은 교체 주기에 따라 폐전지 발생량이 증대되고 있다.

연구팀은 친환경의 생분해성 바이오매스인 낙엽 위에 추가 재료 없이 펨토초 레이저 펄스를 조사해, 대기 중에서 특별한 처리 없이 단일 단계로 높은 전기 전도성을 지닌 미세 전극인 3D 다공성 그래핀을 생성하는 기술을 개발했다.

연구팀은 해당 연구를 통해 낙엽으로부터 쉽고 저렴하며 빠르게 다공성 그래핀-무기결정 하이브리드 전극을 제작할 수 있음을 보였으며, 제작된 그래핀 마이크로 슈퍼커패시터를 LED 발광을 위한 전원 공급 및 온, 습도계 타이머/카운터 기능의 전자시계 전원 공급을 테스트함으로써 성능을 검증했다.

KAIST 김영진 교수는 개발된 차세대 에너지 저장 소자에 대해 "현재 감당이 어려운 산림 바이오매스인 낙엽을 차세대 에너지 저장 소자로 재사용함으로써, 폐자원의 재사용 및 에너지 선순환 시스템 확립을 가능하게 한다ˮ고 설명했다.

에너지연 윤하나 박사는 "이번 기술은 친환경 산업의 기술 혁신 및 고부가가치 신재생에너지 및 이차전지 사업으로써의 신시장 창출뿐 아니라 국가의 사회적, 경제적 비용을 크게 감소시킬 수 있을 것“이라며 ”더 나아가 웨어러블 전자 제품 및 스마트 홈이나 사물 인터넷에도 적용될 것으로 기대된다ˮ고 전망했다.