목재 폐기물로 친환경 에너지 저장 소재 개발

국내 연구진이 목재 폐기물로부터 이차전지에 활용할 수 있는 에너지 저장장치를 만들었다.
한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구단 박사와 경희대 화학공학과 박호석 교수, 미국 메릴랜드대 이상복 교수 공동 연구진은 목재 폐기물로부터 생체고분자인 '리그닌'을 추출해 재생 가능한 에너지 저장용 전극 소재를 개발했다고 6일 밝혔다.
기존의 무기물 기반의 이차전지 소재는 값이 비싸고 재생이 어렵다는 문제를 갖고 있었다. 연구진은 폐기되어 버려지는 목질계 바이오매스 내 존재하는 리그닌 나노결정을 2차원 나노신소재인 그래핀과 결합시켜 고용량 및 빠른 충.방전, 장기 내구성을 가지는 재생 가능한 친환경 '슈퍼커패시터'용 전극소재를 개발했다. 슈퍼커패시터는 전기화학적 반응을 통해 에너지를 충전하는 에너지 저장 소자로써, 리튬이차전지에 비해서 높은 출력, 빠른 충.방전 속도 및 오래 사용해도 안정하다는 장점을 갖고 있다.
연구진이 개발한 '리그닌.그래핀 전극'은 충전용량을 기존의 '활성탄 전극(200F/g 이하)'의 2배 이상인 432F/g까지 증가시키는 데 성공했다. 박호석 교수는 "그래핀 본연의 우수한 전기적 특성, 넓은 표면적, 전기화학적 안정성을 이용해 높은 출력과 장기내구성을 동시에 달성할 수 있었다"며 "리그닌을 이용한 전극 활물질 개발로 바이오매스 분야에 새로운 응용 가능성을 제시한 것"이라고 말했다. 연구결과는 에너지.환경 분야 국제 학술지인 '켐서스켐' 4일자 온라인판에 게재됐다.
[원호섭 기자]