KPI뉴스 - UNIST, 홍합의 수중 접착력 착안 '고성능 해수전지' 기법 개발

  • 흐림진도군22.4℃
  • 흐림동두천28.3℃
  • 흐림고산23.3℃
  • 맑음세종29.2℃
  • 흐림완도21.6℃
  • 맑음대전29.4℃
  • 구름많음합천28.0℃
  • 흐림제주26.6℃
  • 흐림보성군24.3℃
  • 맑음안동27.6℃
  • 구름많음광주28.3℃
  • 구름많음청주29.1℃
  • 맑음구미29.8℃
  • 맑음청송군29.0℃
  • 흐림목포26.3℃
  • 흐림해남21.9℃
  • 흐림북창원28.0℃
  • 구름많음태백26.7℃
  • 구름많음거창27.9℃
  • 흐림정읍27.4℃
  • 맑음서청주27.8℃
  • 흐림포항24.6℃
  • 맑음보은27.0℃
  • 구름많음인천28.0℃
  • 구름많음춘천27.9℃
  • 구름많음이천28.6℃
  • 구름많음양평26.6℃
  • 구름많음인제28.1℃
  • 구름많음군산29.0℃
  • 구름많음원주28.8℃
  • 맑음동해23.0℃
  • 구름많음홍천28.7℃
  • 흐림울산25.9℃
  • 구름많음장수27.5℃
  • 맑음정선군28.8℃
  • 구름많음서울28.9℃
  • 비서귀포22.6℃
  • 구름많음영천27.2℃
  • 구름많음남원28.8℃
  • 흐림북부산28.2℃
  • 흐림고창26.6℃
  • 맑음의성28.5℃
  • 흐림전주29.6℃
  • 맑음영주27.6℃
  • 흐림산청26.6℃
  • 흐림진주24.8℃
  • 흐림고창군25.4℃
  • 흐림경주시26.3℃
  • 구름많음파주27.2℃
  • 구름많음밀양28.2℃
  • 맑음강릉24.8℃
  • 흐림김해시27.4℃
  • 흐림강진군24.6℃
  • 구름많음부여28.9℃
  • 구름많음백령도26.0℃
  • 흐림순천24.0℃
  • 맑음철원28.2℃
  • 비흑산도20.9℃
  • 구름많음수원29.3℃
  • 흐림부산25.1℃
  • 흐림창원27.4℃
  • 흐림광양시24.4℃
  • 흐림보령28.9℃
  • 구름많음함양군28.2℃
  • 맑음충주29.2℃
  • 맑음봉화27.2℃
  • 구름많음대구27.6℃
  • 맑음북강릉24.3℃
  • 흐림고흥22.3℃
  • 흐림의령군27.5℃
  • 맑음문경26.9℃
  • 구름많음영덕26.5℃
  • 구름많음강화28.3℃
  • 구름많음울진24.1℃
  • 맑음울릉도25.0℃
  • 맑음대관령25.1℃
  • 맑음상주28.0℃
  • 흐림성산22.8℃
  • 구름많음북춘천28.7℃
  • 맑음속초23.4℃
  • 흐림통영24.8℃
  • 맑음추풍령27.0℃
  • 구름많음영광군27.5℃
  • 흐림거제24.4℃
  • 구름많음순창군27.6℃
  • 흐림여수23.0℃
  • 구름많음서산29.3℃
  • 흐림장흥24.5℃
  • 구름많음임실27.9℃
  • 흐림양산시28.6℃
  • 흐림남해23.0℃
  • 구름많음금산28.9℃
  • 맑음영월28.6℃
  • 구름많음천안27.2℃
  • 흐림부안27.4℃
  • 구름많음홍성28.5℃
  • 맑음제천27.5℃

UNIST, 홍합의 수중 접착력 착안 '고성능 해수전지' 기법 개발

박동욱 기자
기사승인 : 2022-03-13 11:23:38
전극에 촉매 고정 '바인더' 개발…뛰어난 수중 접착력 보여
에너지·재료 분야 국제학술지 '재료화학 저널 A' 표지 선정

 
홍합의 뛰어난 수중 접착력을 모방, 전지 전극 성능을 크게 개선할 수 있는 '해수전지용 바인더 물질'이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다.

▲ 유니스트 이동욱 교수. [UNIST 제공]

UNIST(울산과기원·총장 이용훈)은 에너지화학공학과 이동욱 교수팀이 새로운 해수전지용 바인더 물질을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구에는 에너지화학공학과 이현욱·곽상규 교수 연구팀과 함께했다.

해수전지의 양극은 탄소 섬유가 엮인 집전체와 섬유 표면에 발라진 촉매 입자로 이뤄져 있다. 바인더는 이 촉매와 집전체를 접착시켜 고정하는 물질이다.

연구팀이 개발한 바인더는 홍합의 접착 단백질 성분을 모방해 수중에서도 매우 뛰어난 접착력을 지니고 있다. 기존 바인더들이 유기 용매에서와 달리 물속에서는 접착력이 크게 떨어지는 문제를 해결한 기술이다. 집전체와 촉매가 제대로 접착되지 않으면 전지에 과부하(과전압)가 걸리고 집전체가 부식되기 쉽다.

개발한 바인더를 쓴 해수전지는 기존에 자주 사용되는 플로라이드 계열 바인더를 사용했을 때보다 과전압이 최대 60% 이상 줄었으며, 전극 성능(충·방전 과전압 차이)도 4배 정도 향상됐다.

전자현미경 관찰 결과 집전체의 부식도 크게 개선됐다. 또 바인더 내부에서는 촉매 입자가 검출됐는데, 이는 바인더가 집전체 부식뿐만 아니라 촉매 탈착을 막는 보호 효과까지 있음을 보여주는 결과다.

연구팀은 개발한 바인더가 우수한 접착력을 보이는 이유를 표면 힘측정기 실험과 밀도범함수 이론분석 등을 통해 밝혀냈다. 분석결과 촉매와 바인더, 집전체와 바인더가 맞닿는 계면에서 상호 작용 힘이 강할수록 촉매가 집전체에 더 단단히 고정됨을 확인했다.

공동 제1 저자인 최지은 연구원은 "강력한 수중 접착력뿐만 아니라 탄소부식·촉매탈착 방지 특성을 갖춘 소재로, 해수전지뿐 아니라 다양한 수계(물) 금속 공기 배터리의 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것"이라고 기대했다.

한편, 해수전지는 바닷물로 전기를 저장하고 꺼내쓸 수 있는 친환경 에너지 저장장치다. 차세대 고밀도 에너지저장 장치인 수계 금속 공기 배터리처럼 물(바닷물)을 전해질로 쓴다는 공통점이 있다. 일반적인 배터리는 소수성(물과 섞이지 않는 기름 같은 성질)의 유기 용매를 전해질로 쓴다.

이번 연구는 한국수력원자력(KHNP)과 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 에너지·재료 분야 국제학술지 '재료화학 저널 A'(Journal of materials chemistry A)에 표지로 선정돼 3월 7일 자로 출판됐다.

▲ '재료화학 저널 A' 3월 7일자 표지 모습. [울산과기원 제공] 

KPI뉴스 / 박동욱 기자 pku24@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]