경북대, 고출력 유연 커패시터용 무연 단결정 유전체 개발

작성일 08-11

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="8Ws1VSJqDb">
          <p contents-hash="60516f86e6b5a4cec6dad3100496f0d0f365297c4794c7dfffc97de7aed61738" dmcf-pid="6YOtfviBmB" dmcf-ptype="general">경북대학교는 민유호 금속재료공학과 교수팀과 노종욱 나노신소재공학과 교수팀이 공동으로 고출력 유연(Flexible) 커패시터에 적용할 수 있는 고성능 무연(Pb-free) 단결정 유전체를 개발했다고 11일 밝혔다. 이 소재는 납(Pb)을 사용하지 않으면서 에너지 저장 성능이 높고 반복적인 구부림에도 안정적으로 작동해 차세대 친환경 전자기기에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="ad5163392b781280c95aca1eb84be599a31693525dba8a53812de210c5024267" dmcf-pid="PGIF4Tnbwq" dmcf-ptype="general">연구팀은 친환경 유전체 소재인 '(K,Na,Li)NbO₃단결정 마이크로큐브'에 칼슘(Ca)을 도핑하는 방식으로 에너지 저장 성능이 뛰어난 무연 단결정 유전체를 개발했다.</p>
          <p contents-hash="1b0a1cd3c4f1ab1f5eb05c2dd8a1d2012e512ddb1a0ea3f4f6222e39dbcd7046" dmcf-pid="QHC38yLKsz" dmcf-ptype="general">커패시터는 전기차, 스마트기기 등에 쓰이는 에너지 저장장치로, 전기적 에너지를 빠르게 저장하고 방출하는 역할을 한다. 커패시터의 핵심 소재인 유전체는 전기적 분극 특성과 내전압이 우수할수록 성능이 높아지며, 단결정 구조가 다결정 구조보다 뛰어나지만 제조 공정이 복잡하고 비용이 높은 것이 단점이다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8dbbdac8b0af3784089f8566006297aa191b29822631786bf2e11db509a33538" dmcf-pid="xgxEYiUlE7" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="민유호 경북대 교수(왼쪽)와 노종욱 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811130939302eudq.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="4z0PAqhLEK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811130939302eudq.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            민유호 경북대 교수(왼쪽)와 노종욱 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="5b6a6788052cb0434d7265cddda5ebaf4f9c5446e4acce9b363345098c5b5cac" dmcf-pid="yFyzRZA8Iu" dmcf-ptype="general">연구팀은 앞선 연구에서 저비용의 '용융염법'을 활용해 '(K,Na,Li)NbO₃단결정 마이크로큐브' 제조 기술을 개발한 바 있다. 이번 연구에는 당시 개발한 소재에 칼슘(Ca)을 도핑해 결정 내 결함을 줄이고, 미세한 전기 분극 영역을 형성해 에너지 저장 성능을 크게 향상시켰다. 특히 칼슘 도핑 농도에 따른 구조와 전기적 성능을 분석해 에너지 저장 특성이 가장 뛰어난 최적 조성을 도출했다.</p>
          <p contents-hash="6852717c93396d7b67bb1ff3c21bb4113870a04a11a6cd7227ccc3cb327bea17" dmcf-pid="W3Wqe5c6DU" dmcf-ptype="general">이번에 개발한 단결정 유전체를 고분자 기판(PDMS)과 결합해 실제 유연 커패시터로 구현하고, 기존 무연(Pb-free) 세라믹 커패시터보다 높은 내전압 특성과 안정적인 충·방전 성능을 확인했다. 또 반복적으로 구부려도 성능 저하 없이 작동해 유연 전자기기 응용 가능성도 입증했다.</p>
          <p contents-hash="a8797bf68ed2d11cfa7ddafb8d779ce05cbbef944ffcf100e581098d20c472a0" dmcf-pid="Y0YBd1kPsp" dmcf-ptype="general">민유호 교수는 “단결정 유전체의 구조 제어와 결함 억제를 통해 무연 고성능 유연 커패시터를 실현할 수 있음을 보여준 연구”라면서 “향후 웨어러블 전자기기나 고출력 에너지 저장장치 등에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="2b2266238522abff5c2e0b595d4e7b0bdd0ea35dae63ee35189b824c9ad7529a" dmcf-pid="GpGbJtEQw0" dmcf-ptype="general">이번 연구는 한국연구재단의 지역혁신선도연구센터사업(경북대 탄소중립지능형에너지시스템 지역혁신선도연구센터)과 창의도전연구기반사업, 동일문화장학재단의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 최근 재료·에너지 분야 국제 저널 <span><strong>'어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)</strong></span>' 온라인판에 게재됐으며, 관련 기술은 특허 출원을 마쳤다. 이번 논문 교신저자는 경북대 민유호·노종욱 교수이며, 제1저자는 금속재료공학과 정희용 석사과정생과 탄소중립지능형에너지시스템 지역혁신선도연구센터 박선화 박사이다.</p>
          <p contents-hash="09b0d353b141c204de37d54579f0b40b704f333b6b31f8c7377b9a709b78aed8" dmcf-pid="HUHKiFDxD3" dmcf-ptype="general">대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
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