지문 폭만큼 작은 전지 이미지.  UNIST제공
지문 폭만큼 작은 전지 이미지.  UNIST제공

지난 10일, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 이상영 연구팀이 소형 전자 부품들과 일체화할 수 있는 칩 형상 마이크로슈퍼커패시터를 개발했다고 밝혔다.

작고 기술 집약적인 사물인터넷(IoT)기기나 웨어러블 컴퓨터 등 향후 광범위한 활용 능력을 보여줄 수 있을 것으로 예측된다.

슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 탄소 소재의 활성탄에서 전자가 붙고 떨어지는 현상을 이용해 전기를 저장하고 이를 사용하는 장치다.

리튬을 쓰는 이차전지에 비해 출력이 크고 수명이 긴 장점이 있는데다가 반도체 제작 공장을 통해 초소형화를 하는 것도 가능해 초소형 슈퍼커패시터를 전자 부품에 직접 연결해 전원 일체형 전자기기를 만들 수도 있다.

이전에는 반도체 제작 공정 중 발생하는 열 혹은 화학물질에 의해 전자 부품이 손상될 우려가 있어 전자 부품에 직접 슈퍼커패시터를 결합하기는 어려웠다. 이를 대신하여 잉크젯 프린팅으로 전자부품 위에 슈퍼커패시터를 결합하는 대체기술도 있었으나 정밀도가 떨어졌다.

이에 연구진은 전기수력학 프린팅(Electrohydrodynamic jet-printing) 기법을 이용하여 이러한 문제를 해결했다. 전극물질과 전해질을 잉크로 사용함으로써 정전기적 힘으로 프린팅 과정에서 잉크가 번지는 현상을 줄여 정밀도를 높인 것이다.

이 교수는 “집적회로(IC) 칩처럼 좁은 기판 위에 전지를 고밀도로 집적함으로써 공간 제약 없이 전지 성능을 자유롭게 조절할 수 있는 기술”이라며 “좁은 공간에 전지를 집적하는 기술은 슈퍼커패시터 뿐 아니라 다른 전기화학 시스템과 장치에도 적용 가능할 것”이라고 말했다.

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