대용량 초고속 전기 충전 기술

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대용량 초고속 전기 충전 기술

개요 탄소 나노튜브는 21세기의 가장 놀라운 물질 중 하나로 찬사를 받아오고 있으며 나노기술 혁명을 이끌 물질로 여겨지고 있다. 인공적으로 나노튜브에 결함을 만들면 향상된 전하 및 에너지 저장 능력을 보유한 대량축전지를 개발할 수 있다. 특징 보통 배터리는 높은 저장용량을 갖지만 충전하는데 시간이 오래 걸린다. 반면 정전기 축전지(electrostatic capacitor)는 빨리 충전되지만 저장용량이 낮다. 하지만 대량축전지/전기화학 축전지(supercapacitors/electrochemical capacitors)는 이 둘의 장점을 다 가지고 있다. 결함을 가진 탄소 나노튜브를 화학적 센서로 쓰기 위해 전극으로서의 활용성을 찾는 중에 이 튜브가 에너지 저장용으로도 쓰일 수 있다는 것을 알게 되었다. 나노튜브의 결함은 저장된 전하를 늘리는 여분의 충전위치(charge site)를 만든다. 또한 탄소 나노튜브를 아르곤이나 수소에 넣음으로써 결함과 관련된 전하를 늘리거나 줄이는 방법들을 발견했다. 국내외 연구동향 미국 캘리포니아 San Diego(이하 UCSD)의 Prabhakar Bandaru 교수는 새로운 나노튜브 기반의 대량축전지(supercapacitor)를 발견하였다. 2009년 11월 Applied Physics Letters지에 발표된 논문에서 UCSD는 인공적으로 나노튜브에 결함을 만들면 대량축전지를 개발할 수 있다는 사실을 밝혔다. 해결과제 나노튜브의 너무 많은 결함들은 전기적 전도성을 떨어뜨리므로 이 과정을 조심스럽게 조절하는 것이 중요하다. 전기적 전도성이 떨어지면 탄소 나노튜브를 쓰는 이유가 없어진다. 좋은 전도성은 효율적인 전하 이동을 돕고 관련 기기의 전력 밀도를 높힌다. 시사점 휴대폰, 노트북 등 휴대용 IT 기기들의 보급과 이용이 늘어남에 따라 이용자들은 휴대용 전자기기들의 배터리를 너무 자주 충전하는 것과 충전시 장시간 충전하는 것을 꺼려한다. 이러한 문제 해결을 위해 나노튜브 기반으로 대용량 전기를 빠르게 충전하는 기술은 이용자에게 환영 받을 것이다.