KIST, 슈퍼캐패시터 성능 획기적 향상기술 개발

거의 모든 하이브리드 자동차 보조동력으로 사용되는 슈퍼캐패시터(초축전지)의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 지난달 28일 광·전자재료센터 김일두 박사팀이‘나노섬유’형상의 루테늄산화물(RuO2)을 손쉽게 대량으로 제조하는 기술을 개발해 이를 슈퍼캐패시터에 적용하는데 성공했다고 13일 밝혔다.

슈퍼캐패시터는 전기화학적 에너지 저장 매체로서 이차전지 대체용 또는 배터리의 보조전원으로 최근 큰 주목을 받고 있다. 배터리 대비 에너지밀도는 1/10 수준이지만 10배 이상의 출력, 수만 사이클 이상의 충방전 특성을 갖고 있어 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 순간 가속이 필요한 전기자동차 및 전동공구 등에 꼭 필요한 부품이다.

전기자동차의 경우 장시간의 안정적인 전기는 배터리를 통해, 순간적인 고출력을 위한 전기는 슈퍼캐패시터를 통해 얻을 수 있다.

이번에 개발한 슈퍼캐패시터 소재 제조기술은 나노섬유 형상의 루테늄산화물을 대량으로 제조할 수 있는 전기방사법을 이용해 고출력·고용량 특성을 갖도록 한 기술이다. 일반적으로 이차전지의 사이클 수명이 1000∼2000 사이클 정도이지만 김 박사 팀이 개발한 슈퍼캐패시터 소재는 30000 사이클의 테스트 후에도 700 F/g 이상의 높은 비축전 용량값을 유지해 획기적인 성능 개선을 보였다.

김일두 박사는“1차원 나노섬유 구조를 가진 전극소재를 이용해 수퍼캐패시터를 제조함으로써 높은 비축전용량 특성과 고속 출력이 동시에 가능해졌다”며 “특히 고출력·장수명 특성이 필수적인 용용분야에 활용가치가 높을 것”이라고 말했다. 고출력 슈퍼커패시터의 세계 시장 규모는 올해 1조원으로 예상되며 최근 들어 매년 30% 정도 시장이 확대되고 있다.

스마트그리드 전력저장 시스템의 발전과 더불어 2020년에는 10조원 이상으로 급성장 할 것으로 예상하고 있다.

/[e-mail]김태호기자