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영하 80도 극저온서 고효율 전기에너지 저장 기술 개발
영하 80도 극저온서 고효율 전기에너지 저장 기술 개발
  • 조선산업팀
  • 승인 2024.02.21 13:00
  • 댓글 0
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2차 결합을 이용한 핵심 물질 간의 상호작용 화학구조 모식도(왼쪽)와 극저온 환경에서 보호복에 부착(우) 인체의 움직임에 의한 압전/마찰에너지가 전기로 변환돼 에너지 수확/저장 소자로 활용하는 SC-PTNG 결합 시스템 개념도.(공주대 제공)/뉴스1
2차 결합을 이용한 핵심 물질 간의 상호작용 화학구조 모식도(왼쪽)와 극저온 환경에서 보호복에 부착(우) 인체의 움직임에 의한 압전/마찰에너지가 전기로 변환돼 에너지 수확/저장 소자로 활용하는 SC-PTNG 결합 시스템 개념도.(공주대 제공)/뉴스1

 


국내 연구진이 영하 80도의 극저온 환경에서 고효율 전기에너지를 저장할 수 있는 기술을 개발했다.

한국연구재단은 공주대 임진형 교수 연구팀이 친환경적 소재로 개질된 사이클로덱스트린계 핵심 소재를 적용해 극저온에서 효과적으로 작동할 수 있는 수퍼캐퍼시터 하이브리드 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.

수퍼캐퍼시터는 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온 이동이나 표면화학 반응에 의한 충전 현상을 이용해 많은 에너지를 모아뒀다가 수십 초, 수 분 동안 높은 에너지를 발산하는 에너지 저장장치다.

기후 변화로 인한 이상 저온 지역의 위기상황에서 극한 온도를 견딜 수 있는 효율적인 에너지원의 확보는 필수다.

하지만 현재 극저온 에너지 수확 및 저장장치에 관한 연구는 초기 단계여서 성과가 크게 없는 상황이다.

이에 연구팀은 극저온 환경에서 기존 전기에너지 저장장치를 사용하는 데 있어 큰 장애로 여겨졌던 저온에서의 낮은 전하 이동도와 안정성 문제에 대한 해결책을 제시하고, 극한 온도에서도 활용 가능한 새로운 자가 충전 에너지 저장장치 시스템을 제안했다.

또 시스템의 주 전극 재료로 사용된 개질된 사이클로덱스트린계 핵심 소재가 화학적으로 안정적이면서 고효율로 동작할 수 있는 조성영역을 탐색했으며, 실험 결과 영하 80도에서도 안정적으로 무선 신호를 발생하는 자가 구동형 소자를 시연할 수 있었다.

자가 구동형 소자가 적용된 시스템은 웨어러블 장치로도 활용할 수 있어 일반적인 인간의 움직임에 의해 구동되는 에너지 수확·저장 기능의 수행 가능하다.

연구진은 개발한 전기에너지 발생·저장 소자가 극저온에서는 좋은 성능을 보이나, 동작 온도의 범위를 확대한 극한계 온도(영하 200도~영상 200도) 영역에서 동작하는 기능이 필요해 후속 연구를 이어갈 계획이다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실사업과 지역대학 우수과학자의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미칼 엔지니어링 저널'에 지난 15일 게재됐다.

<뉴스1에서 제공하는 기사입니다>

 


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