친환경 전기자동차나 웨어러블 전자기기가 대중화되기 위해서는 용량이 크면서도 충전이 빠른 미래형 압축전지, 일명 ‘슈퍼 커패시터’의 개발이 필수적이다. 국내 연구진이 ‘꿈의 물질’이라고 불리는 그래핀을 이용한 전지 소재를 만들어 슈퍼 커패시터 개발에 한발 더 다가서게 됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손정곤(왼쪽)·이상수(오른쪽) 박사팀은 고밀도 에너지 저장이 가능한 성게 모양의 3차원 그래핀 입자를 만드는 데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 온라인 최신호에 실렸다.

그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘(반도체 재료)보다 전자 이동성도 우수하다. 또 강철보다 200배 이상 강하고 열전도성도 다이아몬드보다 2배 이상 좋은 물질이다. 그러나 이온들이 그래핀 사이를 움직이기 어렵다는 점은 전지로서의 성능을 떨어지게 하는 요인이었다. 이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 산화철이라는 물질을 이용해 성게 모양의 그래핀 공을 만드는 데 성공했다. 그래핀을 산화철 입자로 코팅해 둥글게 만든 뒤 강한 산으로 산화철을 녹여내는 것이다. 이렇게 만들어진 공 모양의 그래핀은 표면적이 넓고, 전기 전도도가 높아 기존 탄소 소재보다 전기 저장용량이 4배나 크다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr