스티커처럼 쉽게 붙이고 떼는 이차전지 개발

웨어러블 장치에 자유롭게 붙이고 뗄 수 있는 차세대 이차전지 활용 예시. 사진제공 에너지연

스티커처럼 쉽게 붙이고 뗄 수 있는 이차전지를 국내 연구진이 개발했다. 이차전지 활용폭이 그만큼 넓어져 생활이 더 편리해질 것으로 보인다.

한국에너지기술연구원(에너지연) 윤하나 분리변환소재연구실 박사가 KAIST 김영진 기계공학과 교수, 부산대 광메카트로닉스공학과 김승철 교수와 공동으로 ‘고팽창 그래핀 전극 기반으로 자유롭게 붙이고 뗄 수 있는 스티커형 마이크로 수퍼커패시터 기술’을 개발했다고 25일 밝혔다.

최근 충전하며 계속 사용하는 이차전지인 배터리가 생활을 편리하게 만들고 있다. 하지만 작고 가벼워 활용성이 높아지고 있는 웨어러블 장치에서는 제대로 활약을 하지 못하고 있다. 현재까지 나온 배터리는 유연성이 떨어지고, 크기가 작을 경우 에너지 저장도 작아 한계가 많아서다.

최근 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 에너지저장장치로 마이크로 수퍼커패시터가 주목 받고 있다. 수퍼커패시터는 리튬이온 배터리보다 충방전 등에서 많은 장점을 가졌지만 에너지 저장밀도가 낮아 무겁다는 단점을 갖고 있다. 반면 마이크로 수퍼커패시터는 리튬 배터리와 비슷하거나 더 나은 에너지 저장밀도를 갖춰 초소형 에너지저장 장치로 기대가 크다.

연구진은 이 같은 장점을 가진 마이크로 수퍼커패시터를 어떠한 물체나 표면에도 쉽게 붙이고 뗄 수 있고 유연한 스티커 형태로 만들었다. 이렇게 개발한 저장장치는 리튬박막 배터리 수준의 부피당 에너지 밀도를 갖고, 부피당 출력 밀도는 13배 이상 높았다. 연구진은 접착 특성을 가지는 고분자를 그래핀과 결합해 만들었다.

연구 논문 교신저자인 윤하나 박사는 “이번에 개발한 스티커형 마이크로 수퍼커패시터는 차세대 웨어러블 디바이스나 사물인터넷(IoT) 기기 등에 쉽게 붙이고 뗄 수 있어, 친환경적 배터리 기술로 기존 리튬 배터리 문제점을 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다. 또 연구진은 국내와 해외에서 특허출원을 마친 상태다.




박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자