서강대 문준혁 교수팀, 반도체 기술을 이용한 탄소 전극 합성 기술 개발

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▲반도체 공정을 이용한 탄소전극 제작 및 박막 에너지저장소자 구현의 공정도: 3차원 리소그래피 기술을 이용하여 고분자 패턴을 제작하고, 이를 탄화하여 탄소 전극을 제작한다. 탄소전극에 전극배선을 설치하고 전해질을 적용하여 에너지 저장소자를 구현한다.
<▲반도체 공정을 이용한 탄소전극 제작 및 박막 에너지저장소자 구현의 공정도: 3차원 리소그래피 기술을 이용하여 고분자 패턴을 제작하고, 이를 탄화하여 탄소 전극을 제작한다. 탄소전극에 전극배선을 설치하고 전해질을 적용하여 에너지 저장소자를 구현한다.>

서강대학교(총장 박종구)는 화공생명공학과 문준혁 교수 연구팀(김철호 박사)이 반도체 공정에서 사용하는 리소그래피 기술을 활용해 3차원 네트워크 구조인 탄소 전극 합성 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구결과는 에너지·재료 분야 유수 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)' 온라인판(8월 23일)에 실렸다.

문준혁 교수팀은 리소그래피 공정을 이용해 탄소 전극을 제작했다. 리소그래피 기술은 반도체 소자에 미세패턴을 형성하는 기술이다. 기존 탄소 전극은 탄소 입자 용액을 코팅하는 화학적 방법으로 제작했다. 탄소 전극은 리튬전지나 수퍼커패시터와 같은 전기화학적 에너지 저장소자 필수재료이다.

연구팀은 고분자 미세패턴을 탄화해 탄소패턴을 제작했다. 특히 3차원 리소그래피 공정을 이용해 다층 탄소 패턴을 제작했다. 제작한 탄소 전극은 정밀하게 제어된 미세기공 구조를 포함하는 게 특징이다. 문교수팀은 리소그래피 탄소전극을 이용해 소형 수퍼커패시터 칩을 제작했다. 그 결과 매우 빠른 충방전과 높은 밀도 에너지 저장 특성을 확인했다.

문준혁 교수는 “반도체 공정을 이용한 에너지 저장소자 제작은 반도체 소자와 함께 배터리를 만드는 것을 그 예로 들 수 있다”면서 온칩 에너지 저장소자는 차세대 웨어러블 디바이스 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 C1리파이너리사업과 우주핵심기술개발사업 지원을 받아 진행했다.

안수민기자 smahn@etnews.com

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