인천대학교 나노융합소재 연구그룹 김병훈 교수(물리학과)와 이한보람 교수(신소재공학과)가 건국대 전용석 교수팀과 함께 ‘그래핀 산화물과 전이금속을 이용한 슈퍼 캐피시터’ 개발에 성공했다.

세계적 저명 학술지인 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientjfic Reports)’ 온라인판에 게재된 이번 연구결과는 기존 캐피시터 효율을 10배 가량 증가시켰고, 안정성 테스트에서 5천번을 반복하여 실험해도 기존의 80%가 넘는 성능이 유지됨을 확인했다.

연구팀에 따르면 ‘슈퍼 캐피시터’는 석유를 대체해 이산화탄소 배출 없이 친환경 청정대체에너지를 저장할 수 있는 신재생에너지 저장장치로 일반적으로 금속산화물을 전극으로 사용한다.

그러나 금속 산화물인 오산화바나듐은 일반적으로 낮은 전기적 특성으로 인해 효율과 저장 속도에 한계를 가지고 있어 이를 개선하기 위해 나노선 형태변환, 표면코팅 등의 방법들이 연구되어 왔다.

연구팀은 이번 연구에서 꿈의 나노 물질인 그래핀의 산화형태를 이용하여 다른 촉매 없이 오산화바나듐을 나노선 형태로 변환하는 것을 확인하고, 이의 메카니즘을 규명, 표면과 오산화바나듐의 격자 안에 환원된 그래핀들이 존재하는 것을 확인했다고 밝혔다.

또 기존 연구에서 오산화바나듐의 나노선 형태를 합성하는데 두 달 정도가 걸렸지만, 본 연구에서는 수열합성을 통해 낮은 온도에서 단 하루 만에 제조하여 상용화에 한 걸을 더 나아가는 성과를 거뒀다고 설명했다.

/김상섭기자 kss@