KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 손정곤 국가기반기술연구본부 광전하이브리드연구센터 박사팀이 웨어러블이나 신체 부착형 소자를 오랫동안 쓸 수 있도록 돕는 신축 슈퍼커패시터 에너지 저장 소자를 제작했다고 14일 밝혔다.

이번 연구는 이종휘 중앙대 교수와 차국헌 서울대 교수가 공동연구한 결과다.

그래핀 소재는 우수한 전기전도도와 유연성, 매우 높은 비표면적을 지니고 있어 슈퍼커패시터와 배터리 전극에서 이상적인 소재로 알려져 왔다. 하지만 그래핀 자체에 신축성이 없어 에너지저장을 위해 신축성 기판소재를 활용했는데 이 때 성능저하 등 한계가 있었다. 

연구진은 김밥을 말 듯 압축하는 공정과 신축성은 없으나 아코디언처럼 구조적으로 신축성을 가지는 원리를 이용해 안쪽으로 구부러진 벌집 모양의 구조체를 전도성과 비표면적이 매우 높은 그래핀으로 제작하는데 성공했다. 

연구진은 이렇게 제작된 신축성 그래핀 구조체를 100% 이상 두 방향으로 늘렸을 때에도 전기전도도의 변화가 차이가 없음을 확인했다. 연구진에 따르면 개발된 수퍼커패시터는 압축 공정과 수직 방향으로 정렬된 기공을 가지기 때문에, 기존의 유연한 수퍼커패시터 연구결과에 비견되는 부피와 면적당 높은 성능을 확보할 수 있다.

손정곤 박사는 "본 연구의 신축성 그래핀 나노구조체는 슈퍼커패시터 뿐만 아니라 다양한 에너지 저장 관련 전극으로 사용이 가능하다"하며 "최근 웨어러블이나 신체 부착형 소자 개발에 신축성 에너지 저장 소자로서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구내용은 과학 전문지 'Nanosclae'에 지난 1일자로 온라인 게재됐다.