충ㆍ방전 가능 '고출력 축전지' 비밀 밝혀

기초연 채원식 박사 연구팀, 원리 입증… 전지산업 분야 활용 기대

▲ 채원식 박사

오팔 보석의 규칙적인 구조 원리를 이용해 빠른 충ㆍ방전이 가능한 동시에 고출력인 축전지를 개발할 수 있는 핵심원리가 밝혀졌다.

한국기초과학지원연구원(원장 박준택, 이하 기초연) 강릉센터의 채원식<사진> 박사 연구팀은 오팔 보석의 규칙적 배열의 구조적 원리를 이용해 고출력인 축전지 개발이 가능하다는 핵심원리를 실험을 통해 입증했다.

이번 연구는 앞으로 전지산업, 그린에너지, 약물전달분야 등 관련분야에 미칠 중요성을 인정받아 미국화학회에서 발간하는 계면ㆍ응용물질분야 세계적 학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces' 8월호에 표지논문으로 게재됐다. 이에 따라 고출력이면서도 빠른 충ㆍ방전이 요구되는 축전지를 필요로 하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 등의 산업분야에서의 활용할 수 있을 전망이다.

채원식 박사팀은 오팔 보석 내부의 규칙적 구조에서 아이디어를 얻어 미세한 나노기공을 갖는 금 콜로이드 입자를 규칙적으로 배열한 전극을 제작함으로써 축전지의 출력을 향상시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 특히 채 박사팀은 이번 연구결과를 통해 규칙적으로 배열된 콜로이드 입자간 공극이 이온 수송을 쉽게 함으로써 짧은 시간에 큰 출력을 낼 수 있게 된다는 사실을 실험을 통해 입증했다.

지금까지 나노기공 소재로 제작되는 축전지는 에너지 저장량은 뛰어나지만, 에너지가 이동하는 통로가 좁아 출력을 향상시키는데 제한이 있었다. 이번 연구결과는 전지의 에너지 밀도와 출력 밀도를 정교하게 제어할 수 있는 기반을 마련했다.

채원식 박사는 “자연으로부터 영감을 얻어 개발한 이번 첨단 소재는 전기자동차나 휴대폰 배터리와 같은 전지산업분야는 물론 그린에너지, 약물전달, 생체분자 검출분야에 이르기까지 앞으로 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 크게 기대된다”고 밝혔다.

권은남 기자