KAIST, 낙엽 활용 차세대 에너지 저장장치 개발

"낙엽 통해 쉽게 다공성 그래핀-무기결정 하이브리드 전극 제작 가능"

폐건전지 발생·낙엽 활용 동시 해결…친환경 전자제품 대량생산 기대

 

KAIST 기계공학과 김영진 교수 연구팀이 한국에너지기술연구원과 공동으로 낙엽을 활용해 차세대 에너지 저장장치를 개발했다.

친환경적이고 유연한 전자제품의 대량생산이 가능할 전망이다.

13일 KAIST에 따르면 공동연구진은 극초던 펨토초 레이저 직접 묘화 기술을 기반으로, 세계최초 낙엽 상 그래핀-무기-하이브리드 마이크로 슈퍼커패시터 제작에 성공했다.

웨어러블 전자 장치는 폐전지의 수거, 재활용 및 처리 과정에 있어 안정성 및 환경적인 이슈 등의 많은 어려움을 유발한다.

자연적으로 풍부한 낙엽은 매력적인 친환경 재료이지만, 이를 효과적으로 활용하지 못하고 방치하면 화재 위험, 식수원 오염 등 산림 재해가 발생할 수 있다.

이에 연구팀은 이 문제를 동시에 해결하기 위해 낙엽 위에 추가 재료 없이 펨토초 레이저 펄스를 조사했다.

이를 통해 대기 중에서 특별한 처리 없이 단일 단계로 높은 전기 전도성을 지닌 미세 전극인 3D 다공성 그래핀을 생성하는 기술을 개발했다.

이를 활용해 유연한 마이크로 슈퍼커패시터를 제작하는 방안도 제시했다.

실제, 연구팀은 낙엽으로부터 쉽고 저렴하며 빠르게 다공성 그래핀-무기결정 하이브리드 전극을 제작할 수 있음을 확인했다.

또, 제작된 그래핀 마이크로 슈퍼커패시터를 LED 발광을 위한 전원 공급 및 온, 습도계 타이머 등 성능이 정상적으로 작동됨을 검증했다.

이는 저가의 녹색 그래핀 기반 유연한 전자제품의 대량생산이 가능하다는 것을 시사하고 있다.

KAIST 김영진 교수는 “낙엽을 차세대 에너지저장 소자로 재사용함으로써 폐자원의 재사용 및 에너지 선순환 시스템 확립을 가능하게 됐다ˮ고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 재료과학 및 융합연구 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’에 지난달 5일 온라인판에 게재됐다.

 

기사제공=뉴스1(시애틀제휴사)

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