열매껍질로 만든 소재, 고성능 에너지 저장장치 만든다

작성일 07-25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8f27f6bc772fc76d4e33d8bf0fab1f290edd4255530a92b4fdc40f9cc01c77b4" dmcf-pid="FhJRpxwMJK" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="김원배 포스텍 교수. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/dongascience/20250725135351185ywbo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1XlIdsFOJ2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/dongascience/20250725135351185ywbo.jpg" width="658"></p>
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            김원배 포스텍 교수. 포스텍 제공.
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          <p contents-hash="8e577dd9024a6b2c705e71eec4e16b34ac7cb67da9af6333e0519bfcc69fc153" dmcf-pid="3lieUMrRJb" dmcf-ptype="general">버려지는 식물 열매껍질을 이용해 효율적인 에너지 저장장치를 만드는 기술이 개발됐다. 친환경 에너지 저장기술에 혁신을 불러올 것으로 기대된다. </p>
          <p contents-hash="ad46243f503368994d583fc642c99ffbbc398a9912ee2ad503670f110cfe8f93" dmcf-pid="0SnduRmeLB" dmcf-ptype="general">김원배 포스텍(POSTECH) 화학공학과·배터리공학과 교수팀은 완두콩 껍질과 꽃식물인 '피테켈로비움 둘체(Pithecellobium dulce)'의 열매껍질을 이용해 고성능 수퍼커패시터를 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="5a2cfedb3d2a0db1f75503d263c3a08781640698c5b8fd85ace81ccc30cb3711" dmcf-pid="pvLJ7esdJq" dmcf-ptype="general">수퍼커패시터는 배터리보다 충전이 빠르고 수명도 훨씬 긴 전기 저장장치를 말한다. 이번 기술은 에너지 저장 용량이 상대적으로 부족했던 기존 커패시터의 단점을 극복할 수 있는 차세대 에너지 저장기술로 주목받고 있다. 연구내용은 국제학술지 ‘콤포지트 파트 B: 엔지니어링’에 소개됐다. </p>
          <p contents-hash="4f78eafae364ade5de581cf3ba24ee180c2b4392ff1edfc3047c7237bc04e0f1" dmcf-pid="UToizdOJiz" dmcf-ptype="general">전기차 보급이 확산되고 재생에너지 사용이 늘어나면서 에너지 저장(ESS) 기술에 대한 중요성이 커지고 있다. 주로 사용되는 리튬이온 배터리는 충전 시간이 길고 수명도 짧은 편이다. 일반 커패시터는 리튬이온 배터리보다 충전시간이 빠르고 수명도 길지만 에너지 저장용량이 적다는 한계가 있다. 수퍼커패시터는 배터리와 커패시터의 장점을 모두 확보할 수 있는 기술로 평가받는다.</p>
          <p contents-hash="0449d68412704319633696391e1a9c81f02edde3e102cd99a71d4cfffe2bc721" dmcf-pid="uygnqJIiM7" dmcf-ptype="general">연구팀은 완두콩 껍질과 피테켈로비움 둘체 껍질을 태워 구멍이 여러 개 뚫린 다공성 탄소 소재를 만들었다. 표면적이 넓고 전기가 잘 통해 에너지 저장장치의 핵심 부품인 전극으로 사용하기에 매우 적합한 형태로 변형시킨 것이다.</p>
          <p contents-hash="afd0c10a07a6127bf681cb17686473bea00c3593765a0a936a60c8d029c133cd" dmcf-pid="7WaLBiCnnu" dmcf-ptype="general">여기에 코발트(Co)와 코발트 산화물(Co3O4)을 더해 자성을 띠는 복합소재를 만들었다. 복합소재는 외부에서 자기장이 더해지면 자석이 쇳가루를 한 방향으로 정렬시키는 것처럼 전극 물질의 방향을 질서정연하게 만드는 역할을 한다. </p>
          <p contents-hash="25621861858c2c79b87658136d91b9d2907cd8ac40f2bd29f96a098637288231" dmcf-pid="zYNobnhLJU" dmcf-ptype="general">식물 기반의 탄소 소재와 코발트 기반의 자성 소재를 섞어 전극으로 사용하는 수퍼커패시터 시스템을 완성한 것이다. 결과적으로 에너지 저장 용량이 53.8% 증가했고, 전기저항은 절반 가까이 줄어 충전 및 방전 속도도 빨라졌다.  </p>
          <p contents-hash="0825ab54680f42a53ee25c97253737cc41e5c21bcdf78e01faef00b3cb8d55af" dmcf-pid="qvOrxDZwJp" dmcf-ptype="general">자기장을 적용한 조건에서는 효과가 훨씬 더 좋아졌다. 에너지 밀도가 42.1% 향상됐고, 1만 회 이상 충전과 방전을 반복한 후에도 96.2%의 성능을 유지했다. 연구팀은 "자기장이 에너지 저장 장치에 실질적인 효과를 낸 것은 이번이 처음"이라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="9fd997b9148a3cc5e0826f074e9a68eba1eee27675ffcdbf097c34c60a401036" dmcf-pid="BTImMw5re0" dmcf-ptype="general">이번 기술은 각종 전자기기에 쓰일 수 있으며, 재생에너지로 생산한 전기를 효율적으로 저장하고 빠르게 공급하는 시스템에도 활용될 수 있다. 더불어 식물껍질을 재활용한 친환경 기술로 폐기물 절감과 환경 보호 효과도 기대된다.</p>
          <p contents-hash="5369b8676a2f1efeb64cbaca0674008242f7adc692b8fd077c87d57dea0dbaa5" dmcf-pid="byCsRr1mJ3" dmcf-ptype="general">김 교수는 "그 동안 이론적으로만 논의되던 자기장을 활용한 성능 향상을 실제로 구현했다는 점에서 의미가 있다"며 "전기차와 재생에너지 저장 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다. </p>
          <p contents-hash="5653b3d263e45ebe1f8b2165b22435e12d27a85414aeab461eb94a04df491db5" dmcf-pid="KWhOemtsnF" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112705</p>
          <p contents-hash="dfc7bbffe170763d21aa11b8e8160a7553277fa4e90e18207644ff019a74821f" dmcf-pid="9YlIdsFOJt" dmcf-ptype="general">[정지영 기자 jjy2011@donga.com]</p>
         </section> 
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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