고려대학교

고려대학교 KOREA UNIVERSITY

QS 세계대학평가 전공분야별 순위 26개 분야 100위권 내 차상위권 진입

2020 QS 세계대학평가 역대 최고 순위 기록 세계 69위 국내 종합사립대 1위


HOME

현재 페이지 위치

연구창의적 미래 인재 양성, 세계를 변화시키는 대학

김규태 교수팀, 종이처럼 구겨지며 장기간 보존가능한 신개념 예비전지 개발
  • 글쓴이 : 커뮤니케이션팀
  • 조회 : 1777
  • 일 자 : 2020-07-14


종이처럼 구겨지며 장기간 보존가능한 신개념 예비전지 개발

김규태 교수팀 연구결과, 영국왕립화학회 홈페이지에 소개돼
플렉서블 기기 뿐 아니라 해상구조용, 군용 및 재난용 비상전원으로 활용 기대

 

 

 

김규태 교수팀

▲ 왼쪽부터 김규태 교수(공동교신저자), 김도현 연구교수(제1저자/공동 교신저자),나인엽(공동저자)

 


장기간 보존이 가능함과 동시에 종이처럼 구겨지는 모양의 신개념 예비전지(reserve battery)가 개발돼 화제다.


공과대학 전기전자공학부 김도현 연구교수(제1저자/교신저자)와 김규태 교수(공동교신저자) 등으로 이뤄진 연구팀이 개발한 신개념 예비전지에 대한 소개가 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry, RSC) 홈페이지 Journals Highlights 부분에 『Giving longer life to wearable batteries』라는 제목으로 소개됐다.

 

영국 왕립화학회 Journals Highlights는 왕립화학회에서 발행하는 저널에 실린 논문들 중에서 출판부에서 선정한 논문을 소개하는 기사이다. 해당 기사는 대한민국 고려대학교의 과학자들이 유연성과 장기 보존 능력을 동시에 해결하는 신개념의 예비전지를 개발했다고 소개하면서 이번 연구의 의미를 객관적인 입장에서 평가했다.
- 논문제목 : Foldable water-activated reserve battery with diverse voltages
- 저자 : Do-Hyun Kim, In-Yeob Na, Duck Hyun Lee and Gyu Tae Kim
- 저널 : RSC Advances, 2020, 10, 402-410 (DOI: 10.1039/c9ra09401f)


웨어러블 및 폴더블 디바이스의 등장으로 전력생산을 담당하는 전지 또한 유연성(flexibility)이 필요한 상황을 맞이했다. 이렇게 변화하는 환경에서 플렉서블 전지에 대한 연구가 많이 이뤄져왔으며, 그 연구의 대부분은 리튬-이온 전지에 집중되어 있었다. 리튬-이온 전지는 오랜 시간 사용하지 않으면, 전기가 자연적으로 방전되어 결국 전기를 생산하지 못하게 되는 자연방전(self-discharge) 현상을 피할 수 없게 된다. 따라서 사용빈도가 적은 비상용 손전등 같은 기기에 리튬-이온 전지를 충전하여 장착시킨 후, 오랜 시간 방치해 두면, 정작 필요한 상황에서 전기를 사용할 수 없게 된다.


예비전지란, 평상시에는 활성화되어 있지 않다가 필요할 때 전지에 전해액을 주입하여 즉시 전기를 생산하는 전지를 의미한다. 따라서 이 전지는 기존의 전지들에서 발생하는 자연방전 현상을 피할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 많은 관심을 받지 못했기 때문에 그 형태는 여전히 전형적인 전지의 구조에 머물러 있어서 플렉서블 및 폴더블 형태로 만드는 것은 오랜 과제로 남아있었다.


이번 연구는 오랜 기간 보존할 수 있으며, 모양이 종이처럼 구겨지는 새로운 개념의 예비전지를 어떻게 구현할 수 있는지를 보여준다. 연구팀이 개발한 전지는 음극으로 알루미늄 금속을 사용하고, 양극으로는 탄소나노튜브와 셀룰로스(cellulose)로 이루어진 종이전극(paper electrode)을 사용한다.


구체적인 작동원리는 다음과 같다. 전지의 표면에 있는 구멍을 통해서 전해액(electrolyte)을 주입하여 전지를 활성화 시킨다. 그러면 전지는 공기를 연료로 사용하여 음극으로 사용되는 알루미늄 금속을 수산화 알루미늄으로 바꾼다. 그리고 그 과정에서 발생하는 전자를 이용해서 전기를 생산하게 된다. 주입하는 전해액의 종류에 따라서 다양한 전압이 생성되며, 바닷물을 주입해도 안정적으로 전력을 생성하는 특성을 확인할 수 있었다. 특히, 전지를 종이처럼 구겼을 때도 원래 상태와 똑같이 안정적으로 전기를 생산하는 특성을 확인할 수 있었다. 추후, 플렉서블 기기의 전력원 뿐만 아니라 해상구조용, 군용 및 재난용 비상전원으로써의 활용이 기대된다.

 

 

그림1

▲ 그림1. 접을 수 있는 예비전지의 상세 구조 


 그림2

▲그림2. 활성화된 전지가 구겨진 상태로 시판되는 LED 전구를 켠 모습

 

 

커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)