국내 연구진, 고성능 전극재료···금속 산화물 합성공정 간소화

국내 연구진이 고성능 전극재료로 응용될 수 있는 금속 산화물 분말을 합성하는 공정을 개발, 차세대 에너지 저장장치 등의 전극재료로 활용될 것으로 보인다.

미래창조과학부는 아주대학교 에너지시스템학과 김동완 교수팀이 박테리아 표면에서 슈퍼커패시터 전극에 활용될 수 있는 나노분말 합성 공정을 개발했다고 31일 밝혔다.

슈퍼커패시터는 에너지밀도는 낮지만 급속 충·방전이 가능하고 출력밀도가 높아 보조 배터리나 배터리 대체용 등으로 쓸 수 있는 차세대 에너지 저장장치다.

단백질, 바이러스 같은 생체고분자 물질을 지지체로 이용해 나노분말을 합성하는 경우 독특한 구조를 얻을 수 있으며 비표면적이 넓고 저온에서 제조할 수 있다.

하지만 생체고분자가 고가인데다 공정이 복잡하고 수율이 낮아 이를 극복하는 것이 관건이었다.

연구팀은 대량으로 얻을 수 있고 유전자 조작이 쉬운 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 공정을 개발해냈다.

이들은 상온·상압의 수용액에서 진행돼 공정이 간단하며 4000번 이상의 충방전 후에도 저장효율이 95% 이상을 유지했으며 충·방전 속도도 빨라졌다고 설명했다.

연구팀이 개발한 코발트 산화물은 비표면적이 넓고 미세기공이 있어 차세대 에너지저장장치 등의 전극재료로 응용될 것으로 보인다.

또한 슈퍼커패시터의 축전용량을 높이고 수명을 늘리는 데 기여할 것으로 기대된다.

김 교수는 이번 연구의 성과는 “차세대 에너지 저장장치의 전극소재로 활용될 수 있는 다양한 조성의 금속 산화물 나노분말들을 높은 수율로 확보할 수 있는 합성공정”이라고 설명했다.

한편 연구결과는 사이언티픽 리포트지(Scientific Reports) 7월 31일자 온라인판에 게재됐다.

김은경 기자 cr21@