세계 최초로 ESS용 리그닌-그래핀 전극 개발 … 고용량에 내구성까지
화학뉴스 2014.04.08
국내 연구진이 목재 폐기물을 활용해 재생가능한 친환경 축전시스템(ESS: Energy Storage System)용 전극소재를 세계 최초로 개발했다.
미래창조과학부는 경희대학교 화학공학과 박호석 교수팀, 한국과학기술연구원(KIST) 이현주 박사팀, 미국 메릴랜드대학교 이상복 교수팀이 공동연구를 통해 버려지는 목질계 바이오매스를 이용한 친환경 전극소재를 개발했다고 4월8일 발표했다. 연구팀은 목재 폐기물 바이오매스에서 리그닌(Lignin)을 추출하고 리그닌 나노결정을 그래핀(Graphene)과 결합해 고용량, 빠른 충·방전, 장기내구성 등 장점을 가진 슈퍼 캐퍼시터(Capacitor) 전극소재를 개발했다. 슈퍼 캐퍼시터는 전극과 전해질의 계면에서 일어나는 전기화학적 반응에 따라 에너지를 충전하는 에너지 저장 소자로 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)에 비해 출력이 높고 충·방전 속도가 높은 장점이 있다. 리그닌은 목재의 30-40%를 차지하는 고분자 물질로 강도를 유지해주는 역할을 하지만 대부분 분해돼 폐기되거나 연료로 사용되고 있어 리그닌의 활용성을 높이려는 연구가 세계적으로 진행되고 있다. 한편, 무기물을 기반으로 한 LiB 소재 개발연구도 활발하게 진행되고 있으나 값이 비싸고 재생이 어려운 단점이 있으며 가장 상용화된 활성탄 전극은 제조과정에서 900℃ 이상의 고온이 필요할 뿐만 아니라 전극 기준용량이 제한되는 한계가 있다. 연구팀이 개발한 리그닌-그래핀 전극은 충전 용량이 432F/g으로 활성탄 전극의 2배 이상이고 우수한 전기적 특성과 전기화학적 안정성을 지니고 있어 높은 출력과 장기내구성을 동시에 구현할 수 있는 것으로 알려졌다. 박호석 교수는 “리그닌-그래핀 전극은 고용량 및 빠른 충‧방전 등의 장점을 가지는 친환경 에너지 전극소재”라며 “뿐만 아니라 바이오매스의 새로운 응용 가능성을 제시했다는 점에서도 의미를 가질 것”이라고 강조했다. <화학저널 2014/04/08> |
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