인하대는 화학공학과 이근형 교수 연구팀이 기존 슈퍼커패시터의 에너지 밀도를 뛰어넘는 전고체 폴더블 슈퍼커패시터를 개발했다고 14일 밝혔다.

슈퍼커패시터는 커패시터 즉 콘덴서의 성능 중 특히 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로, 다공성 전극 표면에 전해질 이온의 흡·탈착을 통해 전하가 저장돼 높은 전력밀도와 빠른 충·방전 속도를 갖는다. 하지만 배터리 대비 에너지밀도가 낮아 전기자동차 등의 전력 보조장치로 주로 이용되며 적용분야가 제한적이었다.

연구팀은 전기화학적 안정성이 높은 이온성 액체 기반의 고분자 전해질과 이온 이동이 원활하도록 디자인된 3차원 연결구조를 갖는 다공성 탄소를 이용, 슈퍼커패시터의 에너지 저장 특성을 획기적으로 향상시켰다.

또 고분자 전해질을 적용해 크기와 모양을 다양하게 조절할 수 있고 완전히 접힌 상태에서도 성능저하 없이 안정적으로 작동하는 폴더블 슈퍼커패시터를 개발함으로써 최근 연구개발이 활발히 진행 중인 웨어러블 전자기기의 에너지 저장장치로 응용될 가능성을 높혔다.

연구결과를 담은 논문은 재료분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 2020년 30호의 표지논문으로 게재됐다.

이근형 교수는 “이온성 액체 기반 전해질의 낮은 이온 이동성을 극복할 수 있는 방안이 개발된 만큼 배터리에 비해 상대적으로 주목받지 못한 슈퍼커패시터의 경쟁력이 상승할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 지원을 받아 한양대 ERICA 유원철 교수 연구팀과 공동으로 진행했다.

[ 경기신문 / 인천 = 윤용해 기자 ]