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한국전력공사 박병준 박사 연구팀이 그래핀을 슈퍼커패시터에 적용해 1100볼트(V) 규모 에너지저장장치(ESS)를 세계 처음으로 구현함.

에너지밀도·수명·안전성 측면에서 기존 ESS와 비교해 한층 진화한 기술이며, 또 세계 최대 직류(DC) 배전망 현장 실증을 성공적으로 마치고 재생에너지 잉여전력으로 물을 전기분해해 수소로 전환·저장하는 파워 투 가스(P2G) 핵심기술 연구개발(R&D)에도 본격 착수함. 연구진은 1차적으로 활성탄 대신 그래핀을 접목한 4000패럿(F) 원통형 슈퍼커패시터를 개발했으며, 기존 활성탄을 사용할 때보다 출력 밀도는 1500w/kg 이상을 유지하면서 에너지밀도가 5배 이상 높아지는 성과를 거둠. 이를 활용해 2차로 '60볼트 220F 모듈'을 개발, 20개 모듈을 직렬로 연결해 '1100V 그래핀 슈퍼커패시터 ESS 시제품'을 완성시킴. 주파수조정용(FR)·재생에너지 연계용 이외에 고출력 성능을 요구하는 전기차·전자제품·스마트빌딩·홈IoT 등에도 다양하게 활용할 수 있다는 게 연구원 설명임. 해당 결과물은 국제 공인인증 시험기관으로부터 내부단락·충격·과충전 등 다섯 가지 안전성 테스트를 통과했고, 내년에는 주파수조정용 1MW ESS 실증을 거쳐 2년 후 상용화 제품으로 완성시킨다는 목표를 수립하며, 우리나라 중소기업을 대상으로 기술 이전도 적극 추진할 방침임.
연구팀은 그래핀 슈퍼커패시터 ESS 시제품은 고출력·고속충방전을 비롯해 수명을 크게 늘리는 특성을 갖고 있으며, 기존 리튬이온 배터리는 5000~6000회 충방전이 가능하지만 이번에 개발한 제품은 20만회 이상 충·방전이 가능하다고 설명함. 이어 활성탄은 대부분 일본에서 수입하기 때문에 애당초 그래핀 슈퍼커패시터 ESS는 소재부터 국산화를 염두에 두고 개발했다고 밝힘.