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중국과학원 다롄(大連) 화학물리연구소 산하 "촉매기초 국가중점실험실" 소속 "2차원소재 화학 및 에너지응용 연구그룹"의 우중솨이(吳忠帥) 연구원 연구팀은 호주 케네디대학교 레이워이워이(類偉巍) 연구원 연구팀과 공동연구를 수행하고, 플렉시블 전자용 마이크로 슈퍼커패시터 구동 집적시스템을 개발하는데 성공함.

플렉시블 전자는 인류생활방식을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 특히 인체생리정보에 대한 실시간 모니터링, 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 분야에서의 응용은 많은 관심을 받고 있음. 마이크로 슈퍼커패시터는 출력밀도가 높고, 운행수명이 길고, 체적이 작고, 무게가 가볍고, 역학성능이 이상적이고, 쉽게 집적할 수 있는 등의 강점이 있기 때문에 최근 년 간 마이크로 에너지저장 디바이스로 개발되어 플렉시블전자 분야에 응용되고 있음.

우중솨이(吳忠帥) 연구원 연구팀은 장기간 마이크로 슈퍼커패시터 중요 소재에 대한 디자인 및 디바이스 개발을 수행해 왔음. 높은 활성의 2차원 에너지소재 개발 및 구조제어, 마이크로 전극에 대한 고정밀도 규모화 제조, 마이크로 전극-높은 전압전해질 커플링 메커니즘 및 인터페이스에 대한 조정제어법칙, 고성능 마이크로 에너지저장 디바이스에 대한 기능화 디자인 및 마이크로 시스템 집적 등의 분야에서 계통적인 연구를 실행하여 국내외 관련 연구개발 분야의 높은 관심을 받고 있는 상황임.

연구팀은 기존의 연구개발 성과를 기반으로 하여 고성능 플렉시블 마이크로 슈퍼커패시터 소재와 전해질을 개발하고, 미시적 구조 디자인을 실행하고, 모듈 집적화 기술을 개발하고, 관련 성능을 평가하는 표준을 제정하였음.

플렉시블 마이크로 슈퍼커패시터 구동의 집적 시스템은 광전자 탐사 측정, 기체센서, 인체액션 모니터링(human action monitoring), 인체생리신호에 대한 실시간 검출, micro-LED 등 중요한 플렉시블전자 디바이스 분야에서 폭넓게 응용되고 있으며, 기존의 상용화 디바이스 분야에서 마이크로 슈퍼커패시터 구동의 플렉시블전자 디바이스는 밝은 전망을 보임.

연구팀은 전극 소재와 전해질 소재 구조-성능 구성과 효율 관계, 고도 집적화 마이크로 슈퍼 커패시터 기술에 대한 효율적인 개발과 양산 요구, 특정 응용 환경에서의 다양한 플렉시블 전자 디바이스에 대한 수요 등 관련 내용에 대한 연구를 실행하고, 플렉시블 전자용 마이크로 슈퍼 커패시터 구동의 통합화 시스템 발전 분야에서 존재하는 문제점과 도전에 대한 분석 작업을 실행하였음.

연구팀이 이번 연구를 통해 취득한 연구개발 성과는 마이크로 슈퍼커패시터 구동 집적시스템에 대한 이론 디자인과 개발, 플렉시블전자 분야에서의 폭넓은 응용을 위한 중요한 기술 기반이 되고 있음.

연구 성과는 ‘Energy Storage Materials’ ("Recent advances of micro-supercapacitors powered integrated system for flexible electronics") 지에 게재됨.