아주대학교는 본교 연구팀이 차세대 에너지 저장 기술 중 하나인 '슈퍼커패시터'(supercapacitor)의 성능을 개선할 수 있는 친환경 첨가제를 개발했다고 22일 밝혔다.

고성능의 에너지 저장 기술로 분류되는 슈퍼커패시터는 리튬을 사용하지 않아 환경친화적이고 대규모의 전기 에너지를 저장할 수 있어 산업계와 학계의 주목을 받고 있다.

기존의 배터리가 화학반응을 통해 에너지를 저장하는 것과 달리 슈퍼커패시터는 전극과 전해질 계면에서의 표면 제어 반응을 통해 에너지 저장이 이뤄진다.

이로 인해 슈퍼커패시터의 성능 향상을 위해서는 전극과 전해질 계면의 안정성을 확보하는 게 중요한데 시간이 지날수록 계면에 부반응 부산물이 누적돼 성능이 저하된다는 한계가 있었다.

윤태광 아주대 응용화학과·대학원 분자과학기술학과 연구팀은 기존 슈퍼커패시터 시스템의 전극과 전해질 계면의 불안정성 문제를 해결하고자 천연고무 추출 물질인 콘다고구검과 미역 추출물인 알긴산나트륨을 활용한 KS(gum kondagogu/sodium alginate) 첨가제를 개발했다고 밝혔다.

이 첨가제는 수계 전해질(물을 용매로 사용하는 전해질 시스템)에서 뛰어난 용해도를 보여 이온 전도도를 개선하고 성능을 향상한다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 계면의 황산 기반 전해질에 KS 첨가제를 추가한 결과 3만회의 충·방전 후 용량 유지율이 기존 58%에서 93%로 향상됐다고 부연했다.

윤 교수는 "이번 연구는 슈퍼커패시터의 전극과 전해질 계면의 안정성을 획기적으로 개선해 새로운 에너지 저장 기술을 개발했다는 데 의의가 있다"며 "특히 KS 첨가제는 천연 다당류 기반의 바이오 고분자로 재활용이 가능하며 가격이 낮아 대량 생산 및 공정 확대에 용이하다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 등의 지원을 받아 진행됐다.

연구 결과는 국제 학술지 '에너지 스토리지 머터리얼즈'(Energy Storage Materials) 이달 호 온라인판에 게재됐다.