<나노스케일> 1월 14일자 뒷표지 논문으로 게재
“유연함 요구하는 웨어러블 에너지 저장소자에 활용 가능”

전자전파공학과 유재수 교수 연구팀이 기존 수퍼커패시터와 비교할 때 우수한 특성을 보이는 전도성 섬유형 수퍼커패시터를 개발했다. 수퍼커패시터는 차세대 에너지 저장소자로 각광받고 있는데, 연구팀은 전도성이 높은 두 가지 물질의 나노구조를 전도성 섬유에 한 번에 증착시켜 각각의 물질 특성을 극대화한 고성능 수퍼커패시터를 구현해냈다. 또한, 전도성 섬유가 휘어졌을 때에도 성능이 유지되는 것을 실험적으로 밝혀, 착용 가능한(Wearable) 에너지 저장소자로서의 응용 가능성도 제시했다. 연구 결과는 <나노스케일(Nanoscale)> 1월 14일자 뒷표지 논문으로 게재됐다. 연구는 유재수 교수가 주도하고, 골리 나가라주(Goli Nagaraju) 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다.  

전기화학적 증착법으로 저렴한 가격, 유연한 소자 개발
스마트 폰, 태블릿PC 등 휴대용 스마트 기기 사용이 늘어나면서 고성능 에너지 저장소자의 수요가 급격히 증가하고 있다. 일반적으로 에너지 저장소자의 집전장치(전력을 전달하는 장치)는 니켈 포일, 백금 포일, 니켈 폼 등이 사용되는데, 이 소자들은 제조과정 상의 어려움으로 가격이 비싸다. 유재수 교수 연구팀은 상대적으로 가격이 저렴하면서 유연해 웨어러블(Wearable) 디바이스에도 적용할 수 있는 전도성 섬유에 관심을 갖고, 이를 이용해 고성능 에너지 저장소자를 개발해왔다. 연구팀은 전도성 섬유 기판에 나노구조의 니켈-코발트 전이금속 수산화·산화물을 동시에 합성시켰다.

유재수 교수는 “표면에 전류를 가하는 간단한 전기화학적 증착 방법으로 성능이 우수한 전도성 섬유형 수퍼커패시터를 만들어냈다”면서 “전도성 섬유에 구현함으로써 유연한 구조적 특성을 가져 유연함을 요구하는 웨어러블 에너지 저장소자에 활용될 수 있을 것”으로 기대했다. 이 기술은 나노기반 유연소자, 배터리를 포함한 에너지 소자, 광전 디바이스 등 다양한 분야에도 활용될 수 있다.



“보유 기술 융합해 새 기술 만들고, 연구 분야 넓혀가는 것도 필요”
연구팀은 앞으로 증착 방법 변경 등으로 성능을 향상시킬 수 있는지 확인하고, 디바이스 공정을 개발, 상용화를 위해 노력할 계획이다. “전도성 섬유 기판이라는 새로운 기판을 사용하기 때문에 제품화할 수 있도록 공정을 개발해야 한다”고 설명한 유재수 교수는 “이번에 개발한 기술은 다양한 물질에도 응용 가능하다”면서 “용량을 늘리는 등 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 방법도 모색하겠다”고 밝혔다. 이미 연구팀은 다른 나노구조 물질도 전기화학적 증착 방법으로 전도성 섬유에 증착시켜 에너지 저장소자로서의 가능성을 증명, <나노리서치(Nano Research)> 12월호에 논문을 발표한 바 있다.  

유재수 교수는 새로운 기술을 만들어내기 위해 전자, 정보기술(IT), 물리, 재료, 화학, 생명공학, 메디컬 등과 융합하고 있다. “초기에는 주로 광전 디바이스를 연구하다가 최근 에너지 변환 및 저장 소자, 바이오머티리얼(Biomaterial) 및 바이오이미징 연구까지 확장하고 있다”면서 “한 분야에서 꾸준히 연구하면서 연구환경 변화에 따른 요구에 맞게 보유하고 있는 기술을 융합해 새로운 기술을 만들고, 연구 분야를 넓혀가는 것도 필요하다”고 강조했다. 그는 “단, 융합은 기초에 충실할 때 가능하다”며 이 같은 생각에 따라 학생들에게도 기초가 되는 관련 분야를 공부하도록 하면서 다른 연구실과의 협업으로 다양한 연구 기회를 주고, 연구실의 모든 장비를 다룰 수 있도록 해 진로 선택의 폭을 넓혀주고 있다.