서강대 문준혁 교수팀, 에너지 밀도가 높은 '탄소나노튜브 볼' 합성

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서강대학교는 문준혁 화공생명공학과 교수 연구팀이 에너지 밀도가 높은 '탄소나노튜브 볼'을 합성하는데 성공했다고 11일 밝혔다.

탄소나노튜브가 구형의 실타래처럼 뭉친 형태인 이 소재는 기존 리튬 전지에 비해 2배 이상 높은 에너지 밀도 구현이 가능하다. 연구결과는 미국화학회에서 발간하는 '에이씨에스 나노(ACS Nano)'에 이달 4일자(온라인판)로 게재되었다.

다양한 크기의 미세기공 구조를 갖는 탄소소재는 차세대 에너지 소자를 구현하기 위해 반드시 필요한 전극소재다. 탄소나노튜브는 상업화 가능성이 높은 소재로 꼽히지만 형태적으로 잘 엉키는 특성으로 미세 기공을 갖는 높은 밀도의 집합체를 만들기 어려운 단점이 있었다.

서강대 문준혁 교수팀은 수력학적 힘을 통해 탄소나노튜브를 구형 실타래처럼 단단히 뭉치는 기술을 개발하고, 이를 적용해 '탄소나노튜브 볼'을 제작했다. '탄소나노튜브 볼'은 뭉쳐진 형태로 인해 미세 기공을 다량으로 포함하고 있다. 문준혁 교수팀은 개발한 소재를 바탕으로 LG화학과의 공동연구를 진행해 차세대 리튬-황 전지를 구현하였으며, 기존 리튬전지에 비해 2배 이상 높은 에너지 밀도를 달성했다.

문준혁 교수는 “탄소나노튜브 볼은 상용화된 재료의 나노구조를 제어하여 제작되었고, 우수한 에너지 저장 특성을 실증하였기 때문에 산업적으로도 파급력이 높은 소재가 될 것으로 기대한다”면서 “리튬전지나 커패시터의 전극재료 뿐만 아니라 전기화학촉매에도 적용되어 우수한 특성을 구현할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

실타래 형태의 탄소나노튜브 볼
<실타래 형태의 탄소나노튜브 볼>

문보경 산업정책부(세종)기자 okmun@etnews.com

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