모빌리티·스마트 물류 활용 기대
[더팩트ㅣ인천=김재경 기자] 하중 지지와 에너지 저장 기능을 통합한 '구조전지' 복합재가 개발돼 다양한 전동화 구조체에 적용이 가능해질 전망이다.
인하대학교는 강태준 기계공학과 교수 연구팀은 최근 미국 스탠퍼드대학교, 한국전자통신연구원과 공동으로 하중을 견디면서 전기 에너지를 저장하는 ‘구조전지’ 복합재를 개발했다고 27일 밝혔다.
'구조전지'는 구조물을 지탱하는 기능과 에너지를 저장하는 기능을 하나의 소재에 결합한 기술이다. 연구팀은 물 기반 전해액을 사용하는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터를 고강도 복합소재에 통합해 외부 하중을 지지하면서 전기를 저장할 수 있도록 했다.
연구팀은 에너지 저장 용량을 높이기 위해 탄소 전극막을 여러 겹 쌓은 뒤 열과 압력을 가해 접합하는 방식으로 두껍고 균일한 전극을 제작했다.
또한 방탄복 등에 쓰이는 고강도 아라미드 소재를 나노섬유 형태로 전해질 층에 도입, 전극과 전해질의 접합력을 강화해 반복적으로 힘을 가할 때 층이 분리되는 현상을 억제했다.
개발한 복합재는 500회 충·방전 후에도 초기 에너지 저장 성능의 76%를 유지했다. 잡아당기는 힘에 견디는 인장강도는 114MPa, 변형에 저항하는 정도를 나타내는 탄성계수는 2.8GPa를 기록했다.
인장과 굽힘 하중을 각각 100회 반복하는 시험에서도 초기 전기용량의 80% 이상을 유지해, 반복 하중 조건에서 에너지 저장 기능을 유지할 수 있음을 확인했다.
이번에 개발된 '구조전지' 복합재는 전기차 차체나 드론 날개의 경량화에 활용하거나, 스마트 유통상자가 내용물을 보호하면서 온도·습도 모니터링에 필요한 전력을 공급하는 방식으로 응용이 가능하다.
연구 결과는 재료 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 게재됐으며, 연구에는 최유승 인하대 기계공학과 석·박사통합과정생과 신길용 박사후연구원이 공동 제1저자로 참여했다
강태준 교수는 "안전성과 경제성을 갖춘 소재로 하중 지지와 에너지 저장 기능을 통합해, 다양한 전동화 구조체에 적용할 수 있는 구조전지 원천기술을 개발했다"며 "전기차와 드론에서는 경량화를 통한 주행거리와 비행시간 향상에, 스마트 유통상자에서는 온도·습도 모니터링을 위한 전력 공급에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
infact@tf.co.kr
- 발로 뛰는 <더팩트>는 24시간 여러분의 제보를 기다립니다.
- · 카카오톡: '더팩트제보' 검색
- · 이메일: jebo@tf.co.kr
- · 뉴스 홈페이지: https://talk.tf.co.kr/bbs/report/write
- · 네이버 메인 더팩트 구독하고 [특종보자→]
- · 그곳이 알고싶냐? [영상보기→]