[한경속보]전기자동차의 필수 부품인 ‘슈퍼커패시터(supercapacitor)‘의 기능을 향상시킬 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 김일두 책임연구원팀은 나노섬유 형상 루테늄산화물(RuO2)의 대량 제조 기술을 개발해 이를 슈퍼커패시터에 적용하는 데 성공했다고 13일 발표했다.이 논문은 영국 왕립화학회의 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리’ 14일자 온라인판 표지논문으로 실렸다.

슈퍼커패시터는 하이브리드카나 전기차용으로 업그레이드된 특수 축전기(capacitor)로 배터리 대비 에너지 밀도는 낮으나 10배 이상의 출력을 내고 수만 사이클 이상의 충·방전 특성을 갖고 있어 반영구적으로 사용이 가능하다. 전기차는 장시간 안정적 전기는 배터리를 통해, 순간적 고출력을 위한 전기는 슈퍼커패시터를 통해 얻는다.

연구진은 현존하는 슈퍼커패시터용 소재 가운데 가장 큰 축전용량 값(700 F/g)을 갖는 루테늄산화물을 나노섬유 형상으로 만들고 대량생산 기술을 확보했다.이 섬유 사이의 공간으로 수소 이온이 빠르게 이동할 수 있어 고출력을 나타내며, 3만 사이클이 넘는 테스트 후에도 여전히 높은 축전용량값을 보인다는 것이 연구진의 설명이다.<<<보통 슈퍼커패시터는 전하의 흡탈착 과정을 이용해 전하를 축적하는 탄소 기반 ‘전기이중층 커패시터’가 사용돼 왔는데 부피가 크고 축전용량 값이 130 F/g 로 낮아 효율이 좋지 않았다는 것이다.반면 고출력을 낼 수 있는 루테늄산화물은 비싸고 대량생산이 어려워 로켓 추진체 등 군사적 용도로만 활용돼 왔다.>>>

연구진은 이와함께 루테늄산화물에 다른 전구체를 첨가해 산화물 입자 크기를 자유롭게 조절할 수 있는 원천기술을 확보, 한국과 미국에 특허출원을 준비중이다.김일두 책임연구원은 “기술이 상용화되면 높은 축전용량과 고속출력이 동시에 가능해짐에 따라 전기차·전동차·전동공구 등에 유용하게 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com