2 차원 나노 시트 를 이용 한 3 차원 하이브리드 나노 구 조체 조립 과정 및 전하 저장 메커니즘 의 모식도 . ( a ) 2 차원 나노 시트 로부터 3 차원 계층 적 구조 를 가진 하이브리드 나노 구 조체 를 만드 는 과정 ( b ) 동일 한 조성 의 2 차원 하이브리드 나노 시트 는 긴 이온 전달 통로 로 인한 확산 제어 로 슈퍼 커패시터 거동 을 보여 줄 수 없 지만 , 2 차원 나노 시트 를 3 차원 나노 구조 체화 한 소재 는 나노 구조 화 에 의한 빠른 충 방전 속도 를 보여 주 는 슈퍼 커패시터 거동 을 보여 줄 수 있 음 . 성균관 대 박호석 교수 " 전기차 · 스마트 그리드 용 슈퍼 커패시터 소재 로 활용 " ( 서울 = 연합뉴스 ) 이주영 기자 = 국내 연구 진이 기존 배터리 보다 충전 속도 는 10 배 이상 빠르 고 충전 용량 은 그래핀 소재 보다 2 배 이상 큰 초 고용량 축전지 ( 슈퍼 커패시터 ) 신 소재 를 개발 했 다 . 성균관 대 화학 공학 과 박호석 교수 팀 은 6 일 전이 금속 과 황 으로 이뤄진 층상 무기 화합물 을 2 차원 나노 시트 로 만들 어 한 장 씩 쌓 는 방식 으로 기존 리튬 이온 전지 보다 10 배 이상 빠르 게 충 · 방전 하 고 충전 용량 은 그래핀 의 2 배 이상 인 슈퍼 커패시터 용 신소재 를 만들 었 다고 밝혔 다 . 이 연구 결과 는 국제 저널 ' 나노 레터 스 '( Nano Letters , 3 월 3 일자 ) 에 게재 됐 다 . 슈퍼 커패시터 는 재래 커패시터 와 리 튜 이온 배터리 를 연결 하 는 차세대 저장 장치 다 . 재래 커패시터 는 출력 밀도 는 높 지만 에너지 밀도 는 상대 적 으로 낮 은 반면 리튬 이온 배터리 는 에너지 밀도 는 높 지만 출력 밀도 가 상대 적 으로 낮 다 . 슈퍼 커패시터 일종 인 전기 이중층 커패시터 는 높 은 출력 , 빠른 충 · 방전 속도 , 반영구 적 인 수명 등 장점 이 많 지만 낮 은 에너지 밀도 로 응용 면 에서 는 한계 가 있 었 다 . 이 에 따라 에너지 밀도 가 높 은 고용량 전극 신 물질 을 개발 해 에너지 밀도 를 높이 는 연구 가 활발히 진행 됐 다 . 성균관 대 화학 공학 과 박호석 교수 연구 진 은 지금 까지 배터리 소재 로 연구 된 층상 화합물 에 나노 기술 을 접목 해 이온 확산 및 전하 이동 을 촉진 , 고출력 · 고용량 의 슈퍼 커패시터 소재 를 개발 했 다 . 흑연 을 단일 층 으로 벗겨 내 그래핀 을 얻 듯이 화학 적 박리 법 으로 전이 금속 과 황 으로 이루어진 수 나노미터 ( ㎚= 10 억 분 의 1 ｍ ) 두께 의 층상 무기 화합물 ( MoS ₂ , WS ₂ ) 나노 시트 를 만들 고서 이 를 한 장 씩 다시 쌓 아 2 차원 나노 시트 골격 의 3 차원 구 조체 를 합성 했 다 . 이 3 차원 나노 구조 체 는 전기 화학 적 으로 반응 하 는 2 차원 나노 시트 가 서로 겹치 지 않 게 단 일 장 으로 표면 을 노출 , 이온 확산 과 전하 이동 이 촉진 돼 효율 이 높 다 . 연 구진 은 이 소재 는 기존 슈퍼 커패시터 의 전극 물질 로 쓰이 는 그래핀 보다 용량 이 2 배 이상 클 뿐 만 아니 라 층상 화합물 배터리 의 느린 전기 화학 적 거동 을 빠른 슈퍼 커패시터 움직임 으로 전환 해 10 배 이상 빠르 게 충 · 방전 할 수 있 다고 설명 했 다 . 박호석 교수 는 " 2 차원 나노 소재 를 이용 해 슈퍼 커패시터 용 신소재 를 처음 개발 하 고 분자 수준 에서 전하 저장 과정 을 규명 한 첫 연구 로 전기차 , 스마트 그리드 용 슈퍼 커패시터 개발 에 활용 될 수 있 을 것 " 이 고 말 했 다 . 그 는 " 실용화 를 위해서 는 10 년 정도 의 장기 적 인 투자 가 필요 할 것 으로 보이 지만 그 파급 효과 를 고려 할 때 원천 기술 확보 를 위한 정부 차원 의 지원 이 필요 하 다 " 고 말 했 다 . scitech @ yna . co . kr ▶ 연합뉴스 앱 지금 바로 다운 받 기 ~▶ [ 오늘 의 HOT ] 전 세계 에서 관측 된 개기 월식 < 저작권자 ( c ) 연합뉴스 , 무단 전재 - 재 배포 금지 >