기초연 채원식 박사팀 핵심원리 실험으로 입증
빠른 충전·방전 가능…전기자동차 등에 활용 기대

▲채원식 박사. ⓒ2012 HelloDD.com
보석의 일종인 '오팔'의 규칙적인 구조원리를 이용해 빠른 충전·방전이 가능한 고출력 축전지를 개발할 수 있는 핵심원리가 규명됐다.

한국기초과학지원연구원(원장 박준택) 강릉센터 채원식 박사 연구팀은 실험을 통해 오팔 보석의 규칙적 배열의 구조적 원리를 이용, 고출력 축전지 개발이 가능한 핵심원리를 입증했다고 23일 밝혔다.

고출력을 내면서도 빠른 충전·방전이 요구되는 축전지를 필요로 하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 등의 산업분야에서 활용이 가능할 것으로 보인다. 이번 연구는 앞으로 전지산업, 그린에너지, 약물전달분야 등 관련 분야에 미칠 중요성을 인정받아 미국화학회에서 발간하는 'ACS Applied Materials & Interfaces'지 8월호에 표지논문으로 게재됐다.

채 박사팀은 오팔 보석 내부의 규칙적 구조에서 아이디어를 얻어 미세한 나노기공을 갖는 금 콜로이드 입자를 규칙적으로 배열한 전극을 제작해 축전지의 출력을 향상시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 특히 연구팀은 이번 연구결과를 통해 규칙적으로 배열된 콜로이드 입자간 공극이 이온 수송을 쉽게 해 짧은 시간에 큰 출력을 낼 수 있게 된다는 사실을 입증했다.

지금까지 나노기공 소재로 제작되는 축전지는 에너지 저장량은 뛰어난 반면 에너지가 이동하는 통로가 좁아 출력을 향상시키는데 제한이 있었다. 이번 연구결과는 전지의 에너지 밀도와 출력 밀도를 정교하게 제어할 수 있는 기반을 마련했다는 평가를 받고 있다.

채 박사는 "자연으로부터 영감을 얻어 개발한 이번 첨단 소재는 전기자동차나 휴대폰 배터리와 같은 전지산업분야는 물론 그린에너지, 약물전달, 생체분자 검출분야에 이르기까지 향후 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 국제공동연구사업을 통해 기초연 주관으로 미국 샌디아국립연구소, 일리노이대학 등이 참여했다.
 

▲채원석 박사팀의 연구결과를 소개하는 미국화학회
'ACS AMI'지 표 지. <사진=한국기초과학지원연구원 제공>
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