▲ 구형 실타래 형태의 ’탄소나노튜브 볼‘ .

국내 연구진이 실타래처럼 단단히 뭉친 탄소나노튜브(CNT)볼을 제작해 배터리 에너지 밀도를 크게 높이는데 성공했다.

서강대학교 문준혁 화공생명공학과 교수 연구팀(권동휘 박사과정, 황정태 석사과정)은 탄소나노튜브를 구형의 실타래처럼 뭉친 ‘탄소나노튜브 볼’을 합성했다고 지난 11일 밝혔다. 또한 기존 리튬전지에 비해 2배 이상 높은 에너지 밀도를 구현을 확인했다.

다양한 크기의 기공구조를 갖는 탄소소재는 차세대 에너지 소자를 구현하기 위해 반드시 필요한 전극소재이다.

탄소나노튜브의 경우 상업화에 근접한 나노소재 중 하나이나, 형태적으로 잘 엉키는 특성으로 미세 기공을 갖는 높은 밀도의 집합체를 만들기 어려운 단점이 있었다.

이에 문준혁 교수 연구팀은 수력학적 힘을 통해 탄소나노튜브를 구형 실타래처럼 단단히 뭉치는 기술을 개발하고, 이를 적용하여 ‘탄소나노튜브 볼’을 제작했다.

‘탄소나노튜브 볼’은 미세 기공을 다량으로 포함하고 있으며, 계층적인 네트워크 기공구조의 특징이 있다. 문준혁 교수 연구팀은 개발한 소재로 LG화학과의 공동연구를 통해 차세대 리튬-황 전지를 구현했으며, 기존 리튬전지에 비해 2배 이상 높은 에너지 밀도를 달성했다.

문준혁 교수는 “탄소나노튜브 볼은 상용화된 나노소재의 나노구조를 제어해 제작됐으며, 또한 우수한 에너지 저장 특성을 실증했으므로, 산업적으로 파급력이 높은 소재가 될 것으로 기대한다‘고 밝혔다.

한편, 연구결과는 미국화학회의 '에이씨에스 나노'(ACS Nano) (Impact factor: 13.942) 에 10월 31일자로 온라인 게재됐다.