울산과학기술원(UNIST)은 자연과학부 권태혁·백종범·박노정 교수팀이 초음파 에너지와 미립자화 반응을 결합한 초음파 스프레이 화학반응을 이용해 탄소나노 소재 내에 질소를 고정하는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
이 기술은 탄소와 다른 원자의 결합을 손쉽게 만들어낼 수 있어 이차전지 재료 등 다양한 신소재 분야로 응용할 수 있다.
권 교수팀의 초음파 스프레이는 가습기가 물 입자를 미세하게 만들어 공기 중에 뿌리는 것처럼 이 장치는 탄소 나노소재 잉크를 미세 입자로 만들어 압축 질소 기체에 의해 분무 된다. 이 과정을 통해 탄소 나노소재에 질소가 효과적으로 고정된다.
이 기술은 질소나 산소처럼 화학반응이 잘 일어나지 않는 기체를 탄소 나노 재료에 손쉽게 도입시키는 혁신성에서 주목받았다. 실제 질소나 산소가 고르게 도입된 탄소 나노 재료는 기존보다 뛰어난 성능을 보였다.
연구진은 초음파 스프레이 화학반응으로 만든 탄소 나노 재료로 세계 최고 성능의 슈퍼커패시터 전극도 제작했다. 슈퍼커패시터는 충·방전이 가능한 이차전지의 일종으로 에너지 용량은 적지만, 출력이 높아 항공우주·군사·자동차에서 주목받는 에너지 저장장치다.
권 교수는 "이번 연구는 에너지 소재를 합성하는 기술에 새 패러다임을 제시하고, 에너지 소재 시장에서 파급력이 있을 원천기술을 확보한 것"이라고 평가했다.
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