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울산과학기술원(UNIST)은 물질 표면과 내부에 모두 에너지 저장이 가능한 페로브스카이트(Perovskite) 소재를 개발했다고 26일 밝혔음.

울산과기원에 따르면 에너지화학공학과 장지현 교수 연구팀은 이차전지와 슈퍼커패시터(Supercapacitor)의 장점을 갖춘 신개념 에너지 저장 장치에 쓸 수 있는 페로브스카이트 산화물 소재를 개발했음.

슈퍼커패시터는 이차전지와 달리 충전이 빠르고 순간적으로 필요한 전기를 빠르게 뽑아낼 수 있는 전원 장치임.

전극 표면에 전기 에너지를 저장했다가 꺼내 쓰는 방식이기 때문임.

수명도 반영구적으로 길며, 아주 작게도 만들 수 있어 사물인터넷이나 웨어러블 디바이스 전원으로 주목받고 있음.

그러나 물질 속에 전기를 저장하는 리튬이온전지 같은 이차전지보다는 단위 질량당 에너지 저장 용량이 떨어지는 한계가 있음.

연구팀은 물질 표면과 내부에 모두 에너지를 저장할 수 있는 페로브스카이트 산화물 기반 전극 활물질을 이용해 슈퍼커패시터의 에너지 저장 능력을 끌어올렸음.

슈퍼커패시터와 이차전지의 에너지 저장 방식을 모두 쓰는 것임.

물질 내부 산소 음이온은 이차전지 리튬 양이온과 유사한 역할을 해 물질 속에 전기 에너지를 저장하며, 내부에서 흘러나온 코발트(Co)는 산화 과정을 거쳐 표면에 전기 에너지를 저장함.

이 물질을 전극에 코팅한 플렉서블 슈퍼커패시터는 기존 페로브스카이트 소재를 적용했을 때보다 60% 정도 향상된 단위 질량당 에너지 밀도를 기록했음.

또 구부리거나 비틀어도 안정적인 성능을 유지했음.

장 교수는 "이번 연구로 물질의 모든 부분을 에너지 저장에 쓸 수 있다는 사실을 밝혔다"며 "이차전지와 슈퍼커패시터의 한계를 보완하고 장점만 취사선택해 신개념 에너지 저장 장치 개발의 새 방향성을 제시했다"고 말했음.

본 연구 성과는 ‘ACS Energy Letters’ 지의 표지논문으로 게재되었으며, 한국연구재단 중견 연구자 지원 사업과 온사이트 수소충전소를 위한 광전기화학 수소생산기술 및 시스템 개발 사업 지원으로 수행되었음.