국내 연구진이 햇빛에 두면 알아서 충전되는 고성능 에너지 저장장치를 개발했다.
대구경북과학기술원(DGIST) 김정민 나노기술연구부 선임연구원과 이다민 경북대연구원은 태양광 에너지를 효율적으로 저장할 수 있는 '고성능 자가충전 슈퍼커패시터'를 개발했다고 19일 밝혔다.
슈퍼커패시터란 이차전지 중 하나로, 전해질 커패시터와 충전식 배터리의 중간에 가까운 고성능 에너지 저장장치다. 일반 배터리보다 출력이 높고, 짧은시간에 충·방전된다. 또 수명이 비교적 길고, 저온에서도 제기능을 발휘한다.
우선 연구진은 복합 소재를 사용해 기존보다 에너지 밀도, 출력 밀도, 충·방전 시 안정성 면에서 성능이 대폭 향상된 슈퍼커패시터를 개발했다. 또 전도성과 안정성 극대화를 위해 망간, 코발트 등 전이금속 이온을 추가한 결과, 기존 슈퍼커패시터에 비해 무게당 저장 가능한 에너지 양이 30%가량 늘었다.
연구팀은 복합 소재로 만든 슈퍼커패시터에 실리콘 태양전지를 결합해 자가충전 시스템을 탑재했다. 태양광 에너지를 알아서 충전하고 저장해 실시간으로 활용할 수 있는 전지를 만든 셈이다. 연구팀은 "실험결과 해당 시스템이 63%의 에너지 저장 효율을 기록해 상용화 가능성을 입증했다"고 설명했다.
이 전지를 웨어러블 기기 등에 접목시킨다면 낮에 활동하는 것만으로도 충전이 가능하게 된다.
김 선임연구원은 "이 연구는 국내 최초로 슈퍼커패시터와 태양전지를 결합한 자가 충전 에너지 저장 장치를 개발한 경과"라며 "전이금속 기반 복합 소재를 활용해 에너지 저장 장치의 한계를 극복하고 지속 가능한 에너지 솔루션을 제시한 중요한 성과"라고 말했다.
이번 연구결과는 에너지 저장 및 변환 기술 분야의 세계적 학술지 '에너지'에 오는 30일 게재될 예정이다.
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