다기능성 탄소나노튜브 섬유

다기능성 탄소나노튜브 섬유'는 한국재료연구원이 인하대학교와 함께 탄소나노튜브 섬유에 표면처리를 한 후, 다공성 탄소를 성장시켜 제작한 고강도 섬유형 슈퍼커패시터(super capacitor)이다.

개요

다기능성 탄소나노튜브 섬유는 높은 에너지 저장 기능과 고강도 특성을 동시에 가지고 있다. 현재 사용 중인 에너지 저장 및 구조용 소재는 고강도 또는 고에너지 저장 기능 중 한 가지 특성만을 가지고 있는 경우가 대부분이다. 본 연구팀이 개발한 소재는 가볍고 튼튼하면서도 전기전도도가 우수한 탄소나노튜브 섬유를 이용해, 상기의 두 가지 특성을 동시에 가지고 있다는 점이 특징이다.

기존의 기술은 배터리와 하중을 지지하는 소재가 개별적으로 존재해야 했지만, 본 연구를 통해 개발된 소재는 두 가지 소재를 하나로 대체할 수 있어, 향후 경량화용 소재 개발에 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 그 의미가 크다. 특히, 다기능성 탄소나노튜브 섬유 기술은 경량화가 요구되는 전기자동차, 드론 및 우주·항공 분야에서의 활용이 기대된다.

탄소나노튜브 섬유는 차세대 신소재로 주목받고 있으며, 실제 양산을 통해 제품에 적용하고 있는 기업은 미국에 단 한 곳만 존재하는 실정이다. 본 연구성과를 통해 국산화에 의한 향후 수입 대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다.

탄소나노튜브 섬유를 이용해 에너지 저장이 가능한 다기능성 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 과정을 그린 모식도 (사진 : 한국재료연구원)

• 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT): 탄소가 가늘고 긴 모양으로 연결된 것으로, 지름이 1nm(나노미터)에 불과하지만 전기전도율은 은과 비슷하고, 강도는 철강보다 100배 높은 특성을 보유하고 있다.

• 슈퍼커패시터(super capacitor): 리튬이온 배터리보다는 저장 용량이 적지만, 대신에 충방전을 매우 빠르게 할 수 있는 에너지저장장치이다.

참고자료

• 홍정명 기자, 〈재료연구원 '다기능성 탄소나노튜브 섬유' 세계 첫 개발〉, 《뉴시스》, 2022-01-10
• 조상록 기자, 〈재료연구원-인하대, 다기능성 탄소나노튜브 섬유 기술 개발〉, 《헬로티》, 2022-01-10
• 임동식 기자, 〈KIMS, 다기능성 탄소나노튜브 섬유 기술 개발〉, 《전자신문》, 2022-01-10
• 김선경 기자, 〈고에너지 저장·고강도 특성 함께 지닌 탄소나노튜브 섬유 개발〉, 《연합뉴스》, 2022-01-10

같이 보기

• 탄소나노튜브
• 전기전도도
• 슈퍼커패시터

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