작성일 : 17-12-05 18:55
권태혁‧백종범‧박노정 UNIST 자연과학부 교수팀이 , '초음파 스프레이'로 고성능 이차전지 재료 만든다
 글쓴이 : happy
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잠수함 음향탐지기, 의료진단 등에 사용되는 '초음파'를 이용해 새로운 소재를 만드는 기술이 개발됐다. 이 기술은 높은 온도나 진공처럼 화학반응에 필요한 조건 없이 '초음파 스프레이 화학반응'으로 우수한 성능을 갖춘 재료를 만든다는 점에서 관심을 모은다.

UNIST(총장 정무영)는 권태혁‧백종범‧박노정 자연과학부 교수팀이 초음파 에너지와 미립자화 반응을 결합한 '초음파 스프레이 화학반응'을 이용해 탄소나노소재 내에 질소를 고정시키는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

연구진이 개발한 '초음파 스프레이'는 가습기와 비슷한 원리로 작동한다. 이 장치는 가습기가 물 입자를 미세하게 만들어 공기 중에 뿌리는 것처럼 탄소나노소재 잉크를 미세 입자로 만들어 압축 질소 기체에 의해 분무된다. 이 과정을 통해 탄소나노소재에 질소가 효과적으로 고정된다.

특히 이 기술은 질소나 산소처럼 화학반응이 잘 안 일어나는 기체를 탄소나노재료에 손쉽게 도입시켰다는 점에서 의미가 있다. 연구진의 분석 결과, 질소나 산소가 고르게 도입된 탄소나노재료는 기존보다 뛰어난 성능을 보였다. 또 초음파 스프레이 화학반응은 수 마이크로초(㎲, 100만 분의 1초) 이내에 진행될 정도로 빠르기 때문에 경제적이고, 초음파 에너지 자체가 친환경적이라는 것으로 나타났다.

연구진은 초음파 스프레이 화학반응으로 만든 탄소나노재료로 세계 최고 성능의  슈퍼커패시터 전극도 제작해 선보였다. 슈퍼커패시터는 충‧방전이 가능한 이차전지의 일종으로 에너지 용량은 작지만 출력이 높아 항공우주‧군사‧자동차에서 활용도가 높다.  

권태혁 교수는
"탄소와 다른 원자를 결합시키는 화학반응의 새로운 합성법을 만들었다"며 "이번 연구는 탄소-이원자 결합 형태에 따른 전기화학적 반응성의 이론적 차이와 다른 원자가 도입된 3차원 탄소나노구조의 구현을 통한 에너지 저장 성능의 최적화 결과를 총망라해 수행됐다"고 말했다.

이번 연구는
재료화학 분야 저널인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 게재됐다.
초음파 스프레이를 이용한 탄소나노재료의 질소 고정과 3차원 전극 구조 구현.<사진=UNIST 제공 >
초음파 스프레이를 이용한 탄소나노재료의 질소 고정과 3차원 전극 구조 구현.<사진=UNIST 제공>