차세대 플렉서블 웨어러블 디바이스에 적용될 자유롭게 탈부착 가능한 이차전지.[한국에너지기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 웨어러블 디바이스에 자유롭게 부착할 수 있는 스티커형 이차전지 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원 윤하나 박사와 KAIST 기계공학과 김영진 교수, 부산대 김승철 교수 공동연구팀은 ‘고팽창 그래핀 전극 기반의 자유롭게 탈부착 가능한 스티커형 마이크로 수퍼커패시터 기술’을 개발했다고 25일 밝혔다.

최근 가볍고 소형화된 웨어러블 디바이스 및 고기능화 IoT 기기의 수요가 증가하면서 새로운 전원 수집‧저장‧관리 기술이 요구되고 있다.

이 같은 이유에서 리튬이온전지를 대체할 차세대 에너지저장장치로 마이크로 수퍼커패시터가 많은 관심을 받고 있다. 마이크로 수퍼커패시터의 경우에 리튬박막전지에 비하여 훨씬 높은 출력 특성을 보일 뿐만 아니라, 부피당 에너지밀도 또한 리튬박막전지와 비등한 수준 또는 더 우수한 결과를 보이고 있어 초소형 고성능 에너지저장소자로 큰 기대를 모으고 있다.

연구진은 극초단 레이저 공정 기술을 응용해 웨어러블 디바이스 등 어떠한 물체나 표면 등 원하는 곳에 자유롭게 탈부착이 가능한 스티커 형태의 마이크로 수퍼커패시터를 개발하는데 성공하였다.

극초단 레이저는 순간적으로 최대 출력을 발생시킬 수 있기 때문에 고팽창의 특수한 그래핀 전극을 제작할 수 있다. 여기에 접착 특성을 가지는 고분자 기재를 고팽창 그래핀 내부에 함침시켜 접착성을 유지하면서도 우수한 전극 성능과 내구성이 확보된 스티커 형태의 마이크로 수퍼커패시터 소자를 제작할 수 있다.

또한 홍합 모방 표면 개질을 통해 기존 리튬박막전지 수준의 부피당 에너지 밀도를 가지며 부피당 출력 밀도는 13배 이상 높은 우수한 성능의 스티커형 에너지저장소자를 개발할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

윤하나 박사는 “이번에 개발된 스티커형 마이크로 수퍼커패시터는 차세대 웨어러블 디바이스나 IoT 기기 등에 쉽게 탈부착이 가능할 뿐만 아니라, 친환경적 배터리 기술로서 기존의 리튬 기반의 에너지 저장소자 기술의 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com