▲ 장지현(右 두번째) UNIST 교수가 연구진들과 개발한 3D 다공성 그래핀 나노볼을 선봬고 있다..

대량생산할 수 있고, 높은 전기전도도를 보이는 우수한 3차원 그래핀을 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

미래창조과학부(장관 최문기)는 울산과학기술대학교(UNIST) 친환경에너지공학부 장지현 교수 연구팀(제1저자 이정수, 김선이 박사과정 연구원)이 차세대 에너지 저장장치 등에 응용할 수 있는 고품질의 3차원 ‘다공성 그래핀 나노볼’을 친환경적으로 대량생산하는 기술을 개발했다고 지난 7일 밝혔다.

연구팀은 최근 주목받고 있는 화학기상증착기법(CVD, Chemical Vapor Deposition) 사용시 발생되는 유독한 가스나 화합물 없이 고분자와 금속이온만을 이용한 제조기술을 개발해 3차원 다공성 그래핀 나노볼을 친환경적으로 대량 합성하는데 성공했다.

다공성 그래핀은 표면적이 넓어 반응성이 좋고, 평면 그래핀의 우수한 전기전도도도 그대로 유지되며, 분말 상태로도 만들 수 있어 에너지 저장 효율이 중요한 차세대 전지, 하이브리드 자동차 등의 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.

또한 대량생산이 가능한 다공성 그래핀 나노볼은 차세대 에너지 저장장치인 슈퍼커패시터의 전극 소재로서 최적이다.

용액 이온 반응으로 에너지를 저장하는 슈퍼커패시터의 효율을 높이기 위해서는 전기전도도가 우수하고, 표면적이 넓은 전극이 필요하다.

이러한 특성을 모두 가지고 있는 다공성 그래핀 나노볼을 슈퍼커패시터의 전극소재로 적용한 결과, 기존 대비 2배의 성능을 나타냈고, 장시간 사용에도 성능저하가 거의 없었다.

장지현 교수는 “다공성 그래핀 나노볼은 뛰어난 특성으로 슈퍼커패시터 외에 다양한 장치에 활용 가능하다”며, “3차원 그래핀의 친환경적 대용량 제조방법으로 고출력·고효율 에너지 저장 시대를 앞당기는데 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단(이사장 이승종)이 지원하는 기초연구실 지원 사업 등의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 미국화학회가 발행하는 나노분야 학술지 ACS Nano 6.20일자 온라인판에 게재됐다.