전기용량, '낙타'→'종' 모양으로 바뀌는 이유 알아냈다 작성일 05-03 29 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST·POSTECH·UNIST 공동 연구팀, 전기 이중층에서 발생하는 구조적 상전이 규명</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5pffmKjJWn"> <p contents-hash="fea859ff41f6df420218b40200fc26e758d355981dc9b6a730a7b3621f3c3d68" dmcf-pid="1U44s9AiWi" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 휴대폰 충전부터 수소 생산까지, 에너지 기술의 핵심 원리가 밝혀졌다. 에너지 손실을 줄일 수 있는 방법이 제시됐다.</p> <p contents-hash="e3d0c76aad2874aa7b56f13e69ac36f2708733d8f9bc0a59953b981dc35ef761" dmcf-pid="tu88O2cnWJ" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 전기화학 반응이 일어나는 초미세 공간 ‘전기 이중층(전극·전해질이 맞닿는 얇은 경계면, 전극은 전기가 흐르는 물질이고 전해질은 이온이 이동하는 액체)’에서 분자 구조가 바뀌는 과정을 규명했다.</p> <p contents-hash="becfef163b28ea030be4c9b7809b117cac337bf5c312b93937c3ac04f940f1df" dmcf-pid="F766IVkLSd" dmcf-ptype="general">이번 연구는 에너지 손실을 줄이고 원하는 반응만 선택적으로 유도해 배터리·수소·탄소중립 기술의 효율과 성능을 동시에 끌어올릴 수 있는 새로운 길을 열었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="adb4408dd0d257951e5f06535a3b9a0c917fab8898017b5540f03e0b01bbd508" dmcf-pid="3Bxxl8waWe" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전기 이중층 구조 변화로 나타나는 ‘낙타형→종형’ 곡선 전이. 국내 연구팀이 분자 수준에서 에너지 반응의 ‘핵심 비밀’을 알아냈다. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/03/inews24/20260503120137236isss.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="ZrCCKmpXlL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/03/inews24/20260503120137236isss.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전기 이중층 구조 변화로 나타나는 ‘낙타형→종형’ 곡선 전이. 국내 연구팀이 분자 수준에서 에너지 반응의 ‘핵심 비밀’을 알아냈다. [사진=KAIST] </figcaption> </figure> <p contents-hash="16ceeeb824809a3dddb8c9b1e2ba0a1db93a1ce425830f3f0a0345767f7defbe" dmcf-pid="0bMMS6rNSR" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 화학과 김형준 교수 연구팀은 포항공대(POSTECH, 총장 김성근) 화학과 최창혁 교수, 울산과학기술원(UNIST, 총장 박종래) 신승재 교수와 공동으로 전기 이중층 내부에서 나타나는 구조적 ‘상전이(물질의 상태나 배열이 바뀌는 현상)’를 규명했다.</p> <p contents-hash="9e38c7fad4a5a413dc47af6e63f6d7193b8e1e39836453d985b733edeed34f7b" dmcf-pid="pKRRvPmjCM" dmcf-ptype="general">전해질 농도에 따라 전기 저장 능력(전기용량)의 패턴이 ‘낙타 모양’에서 ‘종 모양’으로 바뀌는 현상의 원인을 분자 수준에서 밝혀냈다.</p> <p contents-hash="dd4e998e116ec7fb86fd9ea47f4d8c9722a10be5ec13314d8a41cb2200a3f312" dmcf-pid="U9eeTQsATx" dmcf-ptype="general">전기화학 반응은 전극과 전해질이 맞닿는 초미세 공간 ‘전기 이중층’에서 일어난다. 전기화학 분야에서는 전해질 농도가 높아질수록 전기용량 곡선이 두 개의 봉우리를 가진 ‘낙타 모양’에서 하나의 봉우리인 ‘종 모양’으로 바뀌는 현상이 오래전부터 알려져 있었다. 그 원인은 분자 수준에서 설명되지 못한 채 남아 있었다.</p> <p contents-hash="83508db9e245a14a075528defb0bf40a1479d7a6e258ff753b8c59c3b6f2e33b" dmcf-pid="u2ddyxOcvQ" dmcf-ptype="general">연구팀은 원자 수준의 정밀 시뮬레이션과 실험을 통해 전극에 걸리는 전압에 따라 두 가지 핵심 변화가 발생한다는 사실을 알아냈다.</p> <p contents-hash="f6f5995ea57b1ad92c7be91b9ecc2db7ee4c1243091e3dff1af34af6fd623234" dmcf-pid="7VJJWMIkSP" dmcf-ptype="general">음극에서는 물 분자들이 일정한 방향으로 일제히 재배열되고 양극에서는 음이온(음전하를 띤 입자)들이 표면에 밀집해 2차원 구조를 형성하는 ‘응축’ 현상이 나타났다. 이 두 과정은 각각 전기용량 곡선의 봉우리를 만들며 전해질 농도가 높아질수록 하나로 합쳐지면서 곡선 형태가 ‘낙타’에서 ‘종’으로 변한다.</p> <p contents-hash="16f7cace1e0ea84449e36418c55f184ffcd0ebd4de6dd2c6ab09647e35d27b2c" dmcf-pid="zfiiYRCET6" dmcf-ptype="general">한쪽에서는 물 분자들이 줄을 맞춰 정렬되고 다른 쪽에서는 이온들이 빽빽하게 모인다. 농도가 높아지면 이 두 현상이 하나로 합쳐지면서 그래프도 두 봉우리에서 하나로 바뀐다.</p> <p contents-hash="56ac45bf6695f458b70812489953f66b2d1a87566379dca39000b4415936e02f" dmcf-pid="q4nnGehDW8" dmcf-ptype="general">연구팀은 전극 전위(전극에 걸리는 전압)와 전해질 농도에 따라 전기 이중층 구조가 어떻게 달라지는지를 한눈에 보여주는 ‘상도표(phase diagram, 조건에 따른 상태 변화를 정리한 지도)’를 제시했다.</p> <p contents-hash="a8abf9e4a86b4cea06557b940c4e38db3ed7acc3e6fa312e0a985ba54bd5f915" dmcf-pid="B8LLHdlwv4" dmcf-ptype="general">김형준 교수는 “이번 연구는 보이지 않게 미세한 전기화학 반응 환경을 처음으로 이해하고 이를 설계할 수 있는 길을 연 것”이라며 “전기 이중층의 상전이를 정밀하게 제어할 수 있다면 배터리 충전 속도를 높이거나 수소 생산 효율을 극대화하는 등 에너지 기술의 성능을 정밀하게 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="425100bce80ac8866f560950d3c0f44cee12e2bb5d9766785ed2e5393220a59e" dmcf-pid="b6ooXJSrWf" dmcf-ptype="general">KAIST 화학과 김민호 박사과정 학생과 POSTECH 화학과 김동현, 조준식 박사과정 학생이 공동 제일저자로 참여한 이번 연구 결과(논문명 : Electric double layer structure in concentrated aqueous solution)는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 3월 7일자로 실렸다.</p> <address contents-hash="73ee2d098388ae08c7e9a548b165801a4f2fd656c7e4929e3a5cec2c2021ac5f" dmcf-pid="KYUUgFRfTV" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<a href="mailto:ikokid@inews24.com" target="_blank">(ikokid@inews24.com)</a> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [챗ICT]번호이동 경쟁 소강…VIP 관리에 나선 통신사들 05-03 다음 드래곤 대신 도깨비... 서구 소재 벗어나 ‘K소재’로 승부 보는 게임 업계 05-03 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
