▲ 슈퍼커패시터를 만드는데 사용되는 그래핀 박막.

화학적으로 안정적이고 전기전도도가 높아 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀을 기반으로 기존 보다 월등히 많은 에너지를 저장할 수 있는 슈퍼커패시터(SC)가 개발됐다.

호주 모나쉬대학(Monash University) 재료과학부 Dan Li 교수가 이끄는 연구진은 저널 Science를 통해서 그래핀을 기반으로 하는 슈퍼커패시터(SC)에 대한 연구결과를 발표했다.

일반적으로 SC는 다공성 탄소 매체로 만들어지는데 다공성 탄소 매체는 전하를 운반하는 역할을 하는 전해질로 채워져 있다. 이러한 소재는 부피당 에너지 저장률이 낮고 충방전 가능 횟수가 적어 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다.

Li교수 연구진은 SC에 적합한 전극을 만들기 위해서 그래핀 젤 필름을 만들었다. 연구진은 전해액을 이용하여 나노미터 수준에서 그래핀 박막의 공간을 조절하는데 성공했다.

연구진이 개발한 그래핀 SC는 기존의 SC에 비해 12배 이상의 에너지 저장 밀도를 가진 것으로 나타났다.

또한 이 공정은 종이 제조 공정과 비슷할 정도로 간단해 실험실에서 벗어나 상업적으로 활용하는데 적합한 것으로 평가되고 있다.

Li 교수는 “SC를 더욱 작게, 가볍게 만드는 것은 SC의 상업화를 위해 먼저 해결되어야 하는 과제”라며 “나노 수준의 그래핀이 에너지 저장, 휴대용 전자기구 등에 폭넓게 활용될 수 있는 새로운 가능성을 보여줬다”고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 연구진은 마이크로 그래핀 소재를 만들어 새로운 SC를 만들었다. 특별히 이번 연구는 실험실 규모를 벗어나 상업적으로 이용 가능하다는 평가를 받고 있다. 이 연구결과는 저널 Science에 게재됐다.