신소재 ‘그래핀’으로 초용량 축전지 개발

그래핀에 질소를 도핑해 만든 초용량 축전지. 팔에 감을 수 있을 정도로 자유롭게 휘면서도 저장 용량이 다른 재료의 축전지보다 갑절 이상 크다. 한국과학기술원 제공

카이스트 최장욱·강정구 교수팀
“차세대 전기자동차에 활용될것”

한국과학기술원(카이스트) ‘에너지·환경·물·지속가능성(EEWS)대학원’의 최장욱(35·위 사진)·강정구(41·아래) 교수 공동연구팀은 6일 출력은 작지만 저장 능력이 큰 전지와 출력은 크지만 저장 용량이 작은 축전지의 장점만을 살린 ‘고용량의 플렉서블한 초용량 축전지 제조 기술’을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구의 핵심은 탄소로만 이뤄진 그래핀에 질소를 얇게 입혀 에너지 저장 용량을 크게 향상시킨 점이다. 연구팀은 질소를 그래핀에 도핑할 경우 가장자리만 도핑이 될 것이라는 예측과 달리 중앙 부위에도 도핑이 되고, 그 결과 도핑하지 않은 경우보다 저장 에너지가 4배 늘어난다는 사실을 발견했다. 이 그래핀 축전지는 작동이 아주 안정적이어서 충·방전을 23만번 반복해도 성능이 떨어지지 않았다. 또 그래핀의 잘 휘는 성질이 유지돼 구부러지는 축전지를 만들 수 있었다. 연구팀의 논문은 나노과학 분야 유명저널인 <나노레터스> 온라인판에 게재됐다.

최장욱(35·위 사진)·강정구(41·아래) 교수

최장욱 교수는 “그래핀을 이용한 초용량 축전지는 차세대 전기자동차, 스마트 그리드 등에 고출력 에너지 저장 장치로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 이근영 선임기자