ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ시판 콘덴서보다 19배 높은 에너지 밀도를 가진 콘덴서를 제작 가능한 기술이 등장했다.
미국 세인트루이스 워싱턴대 배상훈 박사 연구팀이 개발한 이번 기술은 다른 연구를 진행하는 과정에서 우연히 발견된 것으로 알려졌다.
연구 성과는 국제학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
콘덴서는 세탁기나 냉장고 등 가전제품 외에도 스마트폰·PC·전기차 등 전기를 사용하는 제품 대부분에 탑재된다. 구체적으로 ▲전압 안정 ▲직류 절연 ▲노이즈 제거 등의 역할을 하며, 전기를 저장하거나 방출하는 배터리와 유사한 기능도 갖추고 있다.
배터리는 전기를 장기간에 걸쳐 저장할 수 있지만, 충전 및 방전에 비교적 오랜 시간이 걸린다. 이에 비해 콘덴서는 충전과 방전을 빠르게 실행할 수 있다. 따라서 스마트폰과 전기차 등의 제품에는 '장기간 축전'과 '고속 충전 및 방전'의 동시 충족을 위해 배터리와 콘덴서가 함께 탑재된다.
연구팀은 그동안 2차원 구조와 3차원 구조를 층상으로 겹쳐 콘덴서를 제작하는 연구를 진행해 왔다. 당초 '콘덴서 에너지 밀도'에 착안한 연구는 아니었지만, 실험을 진행하는 동안 개발 중인 콘덴서의 에너지 밀도가 매우 높게 측정된 것이다.
연구팀이 분석한 결과, 이 콘덴서는 시판 콘덴서에 비해 최대 19배 높은 에너지밀도를 가졌으며, 에너지 효율은 90% 이상이었다. 또 전도성과 비전도성 사이에서 화학적 균형이 유지되고 있어 전하를 비교적 장시간 유지할 수 있다.
연구팀은 "이 정도의 에너지 밀도와 에너지 효율은 전례 없는 수치다. 우리의 성과가 100% 최적이라고 할 수는 없지만 이미 다른 연구팀의 성과를 웃돌고 있다. 다음 단계는 재료 구조 개량을 통해 충·방전 고속화와 고에너지 밀도 수요를 충족시키도록 개선하는 것이다. 향후 이 콘덴서가 전기자동차나 그린테크놀로지에서 활용되려면 충·방전을 반복해도 충전용량을 잃지 않도록 할 필요가 있다"고 말했다.