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

  • 구름많음남해24.2℃
  • 흐림울산26.4℃
  • 구름많음태백25.6℃
  • 맑음북춘천31.5℃
  • 흐림김해시27.6℃
  • 구름많음영천29.6℃
  • 흐림북창원28.4℃
  • 흐림순천22.0℃
  • 구름많음동해23.0℃
  • 구름많음구미30.9℃
  • 흐림고창군27.1℃
  • 천둥번개제주26.3℃
  • 흐림진주27.0℃
  • 구름많음합천29.6℃
  • 맑음봉화30.3℃
  • 맑음홍천31.7℃
  • 구름많음강화29.2℃
  • 흐림인천29.3℃
  • 흐림부산25.5℃
  • 맑음수원31.9℃
  • 구름많음함양군29.7℃
  • 구름많음정선군31.3℃
  • 구름많음백령도25.7℃
  • 흐림진도군23.0℃
  • 맑음양평30.8℃
  • 흐림부여30.4℃
  • 맑음원주32.1℃
  • 흐림고창27.0℃
  • 흐림추풍령28.1℃
  • 흐림영광군26.7℃
  • 흐림강진군22.1℃
  • 천둥번개여수22.4℃
  • 구름많음세종31.5℃
  • 맑음이천32.3℃
  • 비목포22.0℃
  • 구름많음상주30.9℃
  • 맑음서청주31.5℃
  • 흐림군산28.2℃
  • 구름많음서울32.0℃
  • 구름많음보은30.5℃
  • 흐림장흥23.8℃
  • 흐림양산시29.7℃
  • 흐림의성32.7℃
  • 비서귀포22.3℃
  • 구름많음경주시29.0℃
  • 비흑산도20.2℃
  • 구름많음철원30.0℃
  • 구름많음고산21.9℃
  • 흐림광주27.3℃
  • 구름많음영덕24.4℃
  • 구름많음울진24.2℃
  • 흐림전주30.3℃
  • 맑음속초24.3℃
  • 맑음영월31.9℃
  • 맑음청주33.1℃
  • 흐림성산22.1℃
  • 구름많음보령29.1℃
  • 맑음울릉도27.1℃
  • 구름많음파주30.9℃
  • 맑음제천30.3℃
  • 구름많음문경30.4℃
  • 구름많음고흥24.0℃
  • 구름많음밀양30.5℃
  • 구름많음청송군31.9℃
  • 흐림금산28.9℃
  • 흐림부안27.7℃
  • 맑음충주31.4℃
  • 맑음영주31.1℃
  • 흐림대전31.3℃
  • 구름많음동두천31.5℃
  • 구름많음보성군24.1℃
  • 흐림완도21.9℃
  • 맑음춘천32.0℃
  • 흐림북부산28.7℃
  • 구름많음대구31.2℃
  • 구름많음포항27.3℃
  • 맑음북강릉24.5℃
  • 흐림장수27.2℃
  • 구름많음안동31.8℃
  • 흐림광양시24.1℃
  • 구름많음서산31.9℃
  • 맑음천안30.2℃
  • 맑음인제30.4℃
  • 흐림해남22.6℃
  • 흐림창원26.0℃
  • 구름많음의령군30.1℃
  • 맑음강릉25.4℃
  • 흐림정읍27.7℃
  • 흐림순창군27.8℃
  • 흐림거제25.0℃
  • 흐림남원28.1℃
  • 구름많음홍성32.2℃
  • 흐림임실28.4℃
  • 흐림통영25.1℃
  • 구름많음거창28.7℃
  • 구름많음산청28.7℃
  • 구름많음대관령24.0℃

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]