조석준 (동양일보 조석준 기자) 조중상(사진) 충북대 공업화학과 교수 연구팀이 고집적된 CNT(탄소나노튜브) 다발로 구성된 섬유를 이용해 고효율의 flexible(휘어지는) 배터리를 개발하는 데 성공했다. 충북대에 따르면 조 교수 연구팀은 전기전도성이 매우 높은 CNT 다발을 수십 나노의 Fe2O3(산화철)입자와 균일하게 복합화해 섬유형태로 고 집적이 가능한 공정기술을 개발, 자유자재로 휘어질 수 있는 flexible 배터리를 개발했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 국제저명학술지인 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry:RSC) 학술지 Journal of Materials Chemistry A(재료화학회지A, Impact factor:9.931) 온라인판에 지난 4월 10일(수)자로 게재됐으며, 연구결과의 중요성을 인정받아 곧 출판되는 학회지의 표지논문으로도 선정됐다. 최근 몸에 착용하는 휴대전화 등 웨어러블 기기에 대한 수요가 증가함에 따라 자유자재로 휘어지면서도 배터리의 성능은 유지되는 신개념의 차세대 에너지 저장장치가 주목받고 있으나 기존의 배터리는 딱딱한 소재의 부품들로 구성돼 있어 웨어러블 기기로의 적용에 어려움을 겪어 왔다. 조 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 PAN 고분자와 CNT를 각각 산 처리해 아마이드(amide)기와 술폰산(sulfonic acid)기를 PAN에, 카복실(carboxyl)기를 CNT 표면에 생성시킨 후 수소결합을 유도함으로써 균일하게 분산된 Fe(acac)3? PAN?CNTs complex를 얻었다. 그 결과 전기방사 공정을 통해 고 집적된 CNT 다발 내에 수십 나노의 Fe2O3(산화철) 입자들이 균일하게 분산된 섬유 형태의 신규 음극소재를 개발함으로써 자유자재로 휘어지는 유연성과 더불어 충방전 중 리튬이온 및 전자의 신속한 이동이 가능해져 전지의 성능을 크게 향상시켰다. 조중상 교수는 “고 집적된 CNT 다발로 구성된 flexible 전극은 기존 리튬 이차 전지의 성능을 크게 개선함과 동시에 자유자재로 휘어지는 유연성을 갖기 때문에 향후 몸에 착용해 사용하는 웨어러블 디바이스의 대중화를 크게 앞당길 수 있는 기술” 이라고 전망했다. 조중상 교수(교신저자), 오세환씨(석사 2년, 제1저자)가 참여한 이번 연구는 청주대 김재광 교수 연구팀과 함께 한국연구재단 기초연구실지원사업·기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행했다. 조석준 기자
조중상 충북대 공업화학과 교수 연구팀이 전기전도성이 매우 높은 CNT 다발을 이용해 고집적 공정기술을 개발하여 고효율의 휘어지는 배터리를 개발하였으며 연구결과는 영국왕립화학회 학술지에 게재되었다.