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나노기술 및 정책 정보

서울대 이종협 교수팀, 고성능, 고효율 탄소 제조 기술 개발

페이지 정보

발행기관
서울대학교
저자
나노R&D
종류
 
나노기술분류
 
발행일
2011-04-18
조회
3,428

본문

 서울대학교 화학생물공학부의 이종협 교수 연구팀은 중형기공성 탄소 물질을 제조하는 쉽고, 새로운 방법을 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 중형 기공성 탄소 물질은 넓은 표면적과 기공의 크기와 모양이 균일한 기공 구조를 갖는 특징 때문에, 전기화학 에너지 저장 및 변환 장치, 환경 유해 물질의 흡착제, 그리고 다양한 화학반응의 촉매 지지체로 사용 될 수가 있다.
 기존의 중형 기공성 탄소 물질을 제조 하는 과정은 먼저 단단한 주형을 만들고 난 뒤에, 탄소 전구체를 주입하여 탄소 물질을 제조하는 2단계 반응을 거쳐야 하는 단점이 있었다.

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 단일 단계로 제조하는 방법도 소개됐지만, 2단계 반응을 통하여 제조한 중형 기공성 탄소 물질에 비하여 물성이 좋지 않아 사용하는데 어려움이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완할 수 있도록 실리카 주형과 탄소 전구체를 연결시켜 줄 수 있는 중간체 물질(3-mercaptopropyltrimethoxysilane, MPTMS)을 도입함으로써, 균일한 기공 구조를 유지하고 넓은 표면적(~1700 m2/g)을 가지는 중형기공성 탄소를 단일 단계 반응으로 제조하는데 성공하였다. 중간체의 양에 따라 기공 구조가 크게 변하는 현상을 통하여 중간체의 역할에 대하여 규명하였으며, 실리카, 중간체, 탄소 전구체의 양을 최적화하여 표면적 및 기공 특성이우수한 중형 기공성 탄소 물질을 제조하였다.
 이종협 교수 연구팀의 연구 결과는 국제학술지인‘카본(Carbon)’에 게재되었으며, 2010년 2월 1일자 표지논문으로 선정되었다. 이 기술은 수용액상에서 제조 할 수 있다는 장점이외에도 환경 친화적인 방법으로써, 넓은 표면적과 우수한 기공 특성을 갖는 중형 기공성 탄소 물질을 간편하게 제조 할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것이다. 따라서, 그동안 기술적 한계 때문에 어려웠던 중형기공성 탄소의 산업적 활용이 가능할 것으로 기대된다.  특히, 높은 에너지 밀도와 출력 특성을 요구하는 전기 에너지 저장 및 변환 분야에서 중형 기공성 탄소 물질의 활용도가 높은 만큼, 배터리 및 슈퍼커패시터의 전극 물질로의 활용성도 주목된다. 이종협 교수는 현재 한국연구재단(National Research Foundation) 녹색기술단장으로도 활동하고 있다.