나노종합기술원(원장 이조원)은 미국 드렉셀대와 함께 전기용량을 4배 이상 높인 '맥신 기반 고출력 슈퍼커패시터(대용량 축전기)'를 개발했다고 8일 밝혔다.
맥신은 타이타늄과 탄소가 층층이 쌓인 2차원 나노물질로, 전기전도도가 뛰어나고, 유연성이 뛰어나 반도체 분야의 신소재로 주목받고 있다. 전기차와 에너지저장장치(ESS) 등의 확산에 따라 슈퍼커패시터에 대한 수요가 늘고 있으며, 소자 소형화와 대용량화를 위한 기술개발이 활발하다. 슈퍼커패시터는 양쪽 전극 사이의 갭을 줄일수록 이온 수송능력이 향상돼 소자 성능이 높아진다. 기존 잉크젯 프린팅과 레이저 패터닝 기술로는 수십 마이크로미터(㎛) 이하의 선폭을 제어하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 초미세 패턴을 구현하는 반도체 공정기술인 포토 리소그래피와 전자빔 리소그래피 기술, 집속 이온빔 기술을 활용해 대면적 8인치 웨이퍼에서 500나노미터(㎚) 선폭을 갖는 맥신 소재 기반의 슈퍼커패시터 소자를 구현했다.
이 소자는 1㎠당 전기용량이 317mF(밀리파드)로, 기존 기술보다 4배 이상 높고, 충방전 성능도 뛰어나다고 연구팀은 설명했다.
안치원 박사는 “8인치 나노 공정기술과 나노소재 기술의 융합을 통해 나노에너지 분야 핵심 기술인 초소형 및 고성능 에너지 소자의 상용화 가능성을 확인했다는 데 의미가 있다”고 말했다
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com