±×·¡ÇÉÀº 2Â÷¿ø ±¸Á¶¸¦ °®´Â ź¼Ò ±â¹ÝÀÇ ³ª³ë¼ÒÀç·Î Àü±âÀû, ±â°èÀû, ¹°¸®Àû, ±×¸®°í ÈÇÐÀû Ư¼ºÀÌ ¸Å¿ì ¶Ù¾î³ª´Ù. ƯÈ÷ ³ÐÀº ºñÇ¥¸éÀû ¹× ¶Ù¾î³ Àü±âÀüµµµµ¸¦ Áö³à ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ¹× ÀÌÂ÷ÀüÁö¿Í °°Àº ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ¼ÒÀÚ·ÎÀÇ ÀÀ¿ëÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. ¶§¹®¿¡ ±×·¡ÇÉÀ» Àü±Ø ¼ÒÀç·Î Ȱ¿ëÇÑ ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ¼ÒÀÚ¿¡ °üÇÑ ¿¬±¸°¡ Ȱ¹ßÇÏ°Ô Àü°³µÇ°í ÀÖ´Ù.
´Ù¾çÇÑ ÀüÀÚ±â±âÀÇ ¹ßÀü°ú ÇÔ²² ±×¸°¿¡³ÊÁö Á¤Ã¥¿¡ ºÎÇÕÇϱâ À§ÇØ ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ¼ÒÀÚ´Â ¼ÒÇüÈ ¹× °íÈ¿À²È¸¦ ÀÌ·ï³»¾ß ÇÑ´Ù. À̸¦ ½ÇÇöÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¹°Áú·Î ±×·¡ÇÉ ¹× ±×·¡ÇÉ ÇÏÀ̺긮µå¿Í °°Àº ¶Ù¾î³ Àü±âÈÇÐÀû Ư¼ºÀ» Áö´Ï°í ÀÖ´Â ³ª³ë Àç·á°¡ °¢±¤¹Þ°í ÀÖ´Ù.
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ(Supercapacitor)´Â ´Ü½Ã°£¿¡ °íÃâ·ÂÀ» ¹ßÈÖÇϸç, Àå±â°£ ½Å·Ú¼ºÀ» °®Ãß°í, ºü¸¥ Ãæ¹æÀü ¼øÈ¯ÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. Ȱ¼ºÅº¼Ò µî ź¼Ò ¼ÒÀç Áß½ÉÀÇ Ä£È¯°æÀû ¿ø·á¸¦ »ç¿ëÇØ ±âÁ¸ÀÇ ¸Þ¸ð¸® ¹é¾÷ Àü¿ø ½ÃÀå¿¡¼ºÎÅÍ ¼ö¼Û, ±â°è ¹× Àç»ý ¿¡³ÊÁö ¹ßÀü ½Ã¼³¿¡ °íÃâ·Â Àü¿øÀ¸·Î Ȱ¿ëµÉ Àü¸ÁÀÌ´Ù.
ƯÈ÷ Àç³ ½Ã Àü±â °ø±ÞÀÌ Â÷´ÜµÈ »óȲ¿¡¼ ºñ»ó ´ëÇÇ À¯µµ ÀåÄ¡ÀÇ º¸Á¶ Àü¿ø, »ç°í »óȲ¿¡¼ ÀÚµ¿Â÷ Ç×°ø±â ºí·¢¹Ú½º¿¡ Àû¿ëµÇ´Â º¸Á¶ Àü¿ø, ¸ð¹ÙÀÏ ±â±âÀÇ Ãæ°Ý¿¡ ÀÇÇÑ ¹èÅ͸® ºÐ¸® »óȲÀÇ º¸Á¶ Àü¿øÀ¸·Î ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â ¹Ýµå½Ã ÇÊ¿äÇÑ ¼ÒÀÚÀ̱⵵ ÇÏ´Ù.
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â °íÃâ·ÂÀ» °®Áö¸¸ ¿¡³ÊÁö ¹Ðµµ´Â ¹èÅ͸®³ª ¿¬·áÀüÁö¿¡ ºñÇØ¼ ³·´Ù. ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â ÀϹÝÀûÀ¸·Î ¾ç±Ø°ú À½±ØÀÇ µÎ Àü±ØÀ¸·Î ±¸¼ºµÇ¾î ÀÖÀ¸¸ç, ¸ðµÎ ź¼Ò ¼ÒÀ縦 »ç¿ëÇÑ´Ù. ¶ÇÇÑ ÁýÀüü·Î¼ ±Ý¼ÓÆ÷ÀÏ ¶Ç´Â ź¼Ò ±â¹Ý Æú¸®¸Ó¸¦ ÁÖ·Î »ç¿ëÇÑ´Ù. ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â ¿ïÆ®¶óÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ(Ultracapacitor) ¶Ç´Â Àü±âÈÇÐÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ(Electrochemical Capacitor)·Îµµ ºÒ¸®¸ç, Á¤Àü±âÀû Àη¿¡ ÀÇÇÑ Àü±âÈÇÐÀû ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀúÀåÇϰí, ¿¡³ÊÁö ÀúÀå¿ë·®Àº Àü±ØÀÇ ºñÇ¥¸éÀû¿¡ ºñ·ÊÇÑ´Ù(±×¸² 1).
¡ã ±×¸² 1. ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ºÐ·ù
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ¸ÅÄ¿´ÏÁò
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅͰ¡ ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀúÀåÇÏ´Â ¸ÅÄ¿´ÏÁòÀº Àü±âÀÌÁßÃþ(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)°ú ÁØÄ¿ÆÐ½ÃÅϽº(Psuedocapacitor) µî 2°¡Áö·Î ³ª´©¾î º¼ ¼ö ÀÖ´Ù.
Àü±âÀÌÁßÃþ °Åµ¿À» º¸ÀÌ´Â Ä¿ÆÐ½ÃÅʹ Ȱ¼ºÀü±Ø¿¡¼ ÀüÇØÁú ¿ë¾× ³» À̿µéÀÇ Á¤Àü±â·Â¿¡ ÀÇÇØ °¡¿ªÀûÀÎ Èí·Å»ÂøÀ¸·Î ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀúÀåÇÑ´Ù. ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ¿¡ »ç¿ëµÇ´Â Ȱ¼ºÀü±ØÀº Àü±âÈÇÐÀûÀ¸·Î ¾ÈÁ¤µÅ ÀÖ¾î¾ß Çϸç, ÀÌ¿ÂÀÇ Èí·Å»ÂøÀ» ¸¹ÀÌ ½Ãų ¼ö ÀÖµµ·Ï ºñÇ¥¸éÀûÀÌ ³Ð¾î¾ß ÇÑ´Ù. ¶ÇÇÑ EDLC Àü±Ø¿¡¼ »êÈȯ¿ø¹ÝÀÀ(Redox Reaction)ÀÌ ÀϾÁö ¾Ê¾Æ¾ß ÇÑ´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ Àü±ØÀÇ Ç¥¸éÀ» ÀÌ¿ëÇÑ ÀúÀå ¸ÅÄ¿´ÏÁòÀº ºü¸¥ ¿¡³ÊÁöÀÇ ÀúÀå°ú ¼ö¼ÛÀ» ÅëÇÑ °íÃâ·ÂÀ» À¯µµÇÑ´Ù.
ÇÑÆí, ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â »êÈȯ¿ø ¹ÝÀÀÀÌ ¼ö¹ÝµÇÁö ¾Ê±â ¶§¹®¿¡ ³ôÀº ¿¡³ÊÁö ¹Ðµµ¸¦ °®´Â µ¥¿¡ ÇѰ谡 Àִµ¥, ÁØÄ¿ÆÐ½ÃÅϽº´Â °¡¿ªÀûÀÎ(Reversible) ÆÐ·¯µ¥ÀÌ ¹ÝÀÀ(Faradaic Reaction)À» ÀÏÀ¸Å²´Ù. À̶§ »ç¿ëµÇ´Â Àü±Ø Àç·á·Î´Â ÈÇÐÀûÀ¸·Î º¯Çü½ÃŲ ź¼ÒÀç·á, ±Ý¼Ó»êȹ°, Àüµµ¼º Æú¸®¸Ó µîÀÌ ÀÖ´Ù.
ÁØÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â Ãæ¹æÀü »çÀÌŬÀÇ ¾ÈÁ¤¼ºÀº ¶³¾îÁöÁö¸¸ ¿¡³ÊÁö ¹Ðµµ´Â EDLC¿¡ ºñÇØ ¶Ù¾î³ª¸ç, »êÈȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» ÅëÇØ ÀüÇÏÀÇ À̵¿ ½Ã°£À» ´Ã¸± ¼ö ÀÖ´Ù. ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ Æ¯¼º Çâ»óÀ» À§ÇØ ÀüÇØ¾×, ºÐ¸®ÃþÀÇ µÎ²², Àü±ØÀÇ ±â°ø Å©±â, ºÎÇÇ, ÀúÇ×, ±â°èÀû ¾ÈÁ¤¼ºÀ» Á¶ÀýÇØ¾ß ÇÑ´Ù.
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ¿¡ Ȱ¿ëµÇ´Â ±×·¡ÇÉ Á¦Á¶
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ¼º´ÉÀ» °áÁ¤ÇÏ´Â ´Ù¾çÇÑ ÀÎÀÚ Áß¿¡¼ °¡Àå Áß¿äÇÑ ºÎºÐÀº ź¼Ò Àç·á·Î ÀÌ·ç¾îÁ® ÀÖ´Â Àü±Ø ¼ÒÀçÀÌ´Ù. ´ëÇ¥ÀûÀΠź¼Ò Àü±Ø Àç·á´Â Ȱ¼ºÅº(Activated Carbon), ź¼Ò³ª³ëÆ©ºê, ±×·¡ÇÉ µîÀÌ ÀÖ´Ù. ±× Áß ±×·¡ÇÉÀº ´ëÇ¥ÀûÀÎ ³ª³ëÄ«º» Àç·á·Î¼, ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ÀÀ¿ë¿¡ ÀÖ¾î¼ ³ôÀº ºñÇ¥¸éÀû ¹× ¶Ù¾î³ Àü±âÀüµµµµ·Î ±âÁ¸ÀÇ Åº¼Ò±â¹Ý Àç·á¸¦ ´É°¡ÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î ³í¹®¿¡¼ º¸°íµÇ°í ÀÖ´Ù.
±×·¡ÇÉ Àü±Ø¹°Áú·Î¼ÀÇ Æ¯Â¡À» »ìÆìº¸¸é, ÀÌ·ÐÀûÀ¸·Î ³ôÀº ºñÇ¥¸éÀû(Specific Surface Area : 2630m2/g), ³ôÀº ¿Àüµµµµ ¹× Àü±âÀüµµµµ(Electrical Conductivity : 5300W/mK, 200 S/m)¸¦ °¡Áö¸ç, ³ôÀº Àü±âÀÌÁßÃþ Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ(~21uF/cm2)ÀÇ ¿ë·®À» ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ´Â ³ÐÀº ºñÇ¥¸éÀûÀ¸·Î ÀÎÇØ ¸¹Àº À̿µéÀÌ ½±°Ô Ȱ¼ºÃþ¿¡ Èí·Å»ÂøÇÒ ¼ö Àֱ⠶§¹®À̸ç, Àü±ØÀÇ ÀúÇ×ÀÌ ÀÛ¾Æ ÀüÇϸ¦ À̵¿½ÃŰ´Â °ÍÀÌ È¿°úÀûÀ̱⠶§¹®ÀÌ´Ù.
±×·¡ÇÉÀº ±Ý¼Ó»êȹ°(Metal Oxide), Àüµµ¼º°íºÐÀÚ(Conducting Polymer), ź¼Ò³ª³ëÆ©ºê(Carbon Nanotube) ¹× Ȱ¼ºÅº(Activated Carbon)°ú °°Àº ´Ù¾çÇÑ Àü±Ø¹°Áú°ú º¹ÇÕü(Composite)¸¦ Çü¼º½Ãų ¼ö ÀÖ¾î º¸´Ù ³ôÀº ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ´É·ÂÀ» º¸¿© ÁÙ ¼ö ÀÖ´Â ¿ì¼öÇÑ ¹°ÁúÀÌ´Ù.
±×·¡ÇÉÀ» Á¦Á¶ÇÏ´Â ¹æ¹ý¿¡´Â Èæ¿¬°áÁ¤À¸·ÎºÎÅÍ ±×·¡ÇÉ ÇÑ ÃþÀ» ºÐ¸®ÇÏ´Â ¹æ¹ý°ú °í¿Â¿¡¼ ź¼Ò¸¦ Àß ÈíÂøÇÏ´Â ÀüÀ̱ݼÓÀ» Ã˸ÅÃþÀ¸·Î ÀÌ¿ëÇØ ±×·¡ÇÉÀ» ÇÕ¼ºÇÏ´Â ÈÇбâ»óÁõÂø¹ý(CVD) ¹× °í¿Â¿¡¼ °áÁ¤¿¡ ÈíÂøµÅ Àְųª Æ÷ÇԵŠÀÖ´ø ź¼Ò°¡ Ç¥¸éÀÇ °áÀ» µû¶ó ¼ºÀåÇÏ´Â ¿¡ÇǼºÀå¹ý µîÀÌ ÀÖ´Ù. ƯÈ÷, Èæ¿¬À» »êȽÃÄÑ ¿ë¾× »ó¿¡¼ ºÐ¸®ÇÑ ÈÄ È¯¿ø(rGO, reduced Graphene Oxide)½ÃŰ´Â ÈÇÐÀû ¹Ú¸®¹ýÀº ´ë·® »ý»ê°ú ÈÇÐÀû °³ÁúÀÌ ¿ëÀÌÇØ ´Ù¸¥ ¼ÒÀç¿ÍÀÇ ÇÏÀ̺긮µå°¡ °¡´ÉÇÏ´Ù´Â ÀåÁ¡ ¶§¹®¿¡ ¸¹Àº ¿¬±¸°¡ ÁøÇàµÇ°í ÀÖ´Â »óȲÀÌ´Ù.
Èæ¿¬À» »êȽÃ۰í À̿¼º ¹°ÁúÀ» Ãþ°£¿¡ »ðÀÔ½ÃÄÑ Ãþ°£ °Å¸®¸¦ ³ÐÈù ÈÄ »êÈ Èæ¿¬À» Á¦Á¶ÇÏ´Â ±â¼úÀº ÀÌ¹Ì 1974³âºÎÅÍ °ü½ÉÀ» ¹Þ¾ÒÀ¸¸ç, ÀÌ´Â ÁÖ·Î ÀÌÂ÷ÀüÁö³ª ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ Àü±ØÈ°¹°Áú·Î ¿¬±¸°¡ ÁøÇàµÇ¾î ¿Ô´Ù. ¶ÇÇÑ 2006³â Ruoff ±×·ì¿¡¼ »êÈÈæ¿¬À» ±âº» Àç·á·Î »ç¿ëÇØ ±×·¡ÇÉÀ» ´ë·®À¸·Î »ý»êÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â º¸°í°¡ ÀÖÀº ÈķκÎÅÍ Æø¹ßÀûÀÎ ¿¬±¸°¡ ÁøÇà ÁßÀÌ´Ù.
ÈÇÐÀû ¹Ú¸®¸¦ ÅëÇØ Á¦Á¶µÇ´Â »êȱ׷¡ÇÉȯ¿ø¹°(rGO)Àº ³ôÀº ºñÇ¥¸éÀûÀ» º¸À¯ÇÔ°ú µ¿½Ã¿¡ rGO Ãþ°£ÀÇ °Å¸®¸¦ Á¶ÀýÇÒ ¼ö ÀÖ¾î È¿À²ÀûÀÎ ¿¡³ÊÁö ÀúÀå Àç·áÀÌ´Ù. ź¼Ò °è¿ÀÇ ¹°ÁúµéÀÌ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ Àü±ØÀ¸·Î ÁÖ·Î »ç¿ëµÈ´Ù. rGO´Â °íÀüµµµµ ¹× ³ôÀº ºñÇ¥¸éÀûÀ» °®±â ¶§¹®¿¡ ´ÜÀÏÃþ ±×·¡ÇÉÀÇ »ó´ëÀûÀÎ ºñÇ¥¸éÀûÀÌ ¿©Å¸ ź¼Ò °è¿ÀÇ ¹°Áú¿¡ ºñÇØ ¿ùµîÈ÷ ³ô¾Æ À̸¦ ÀÌ¿ëÇÑ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅͰ¡ Ȱ¹ßÈ÷ ¿¬±¸µÇ°í ÀÖ´Ù.
2008³â¿¡ ÀεµÀÇ Rao ±×·ì¿¡ ÀÇÇØ rGOÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÇÇè °á°ú°¡ º¸°íµÇ¾ú´Âµ¥, »êȱ׷¡ÇÉÀ» ¿Ã³¸®·Î ȯ¿øÇØ Àü±ØÀ» Çü¼ºÇÑ ÈÄ È²»ê ÀüÇØÁúÀ» »ç¿ëÇÏ¿© ÃøÁ¤ÇÑ °á°ú, ÃàÀü ¿ë·®Àº 117F/g, Ãâ·Â ¹Ðµµ´Â 32kW/kgÀ» ±â·ÏÇß´Ù. ºñ½ÁÇÑ ½Ã±â¿¡ ÇÏÀ̵å¶óÁøÀ» ÅëÇÑ È¯¿øÀ¸·Î ¾ò¾îÁø rGO·Î Àü±ØÀ» Çü¼ºÇϰí, ÀüÇØÁú·Î Ionic Liquid¸¦ »ç¿ëÇϸé 75F/g, KOH¸¦ »ç¿ëÇϸé 102F/gÀÇ ÃàÀü ¿ë·®À» ÃøÁ¤ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â °á°úµµ º¸°íµÆ´Ù.
rGO°¡ ³ôÀº ºñÇ¥¸éÀûÀ» °®°í ÀÖÀ¸¸ç Àú°¡°øÁ¤ÀÌ °¡´ÉÇØ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ÀÀ¿ë¿¡ ÀûÇÕÇÑ Åº¼ÒÀç·áÀ̱ä ÇÏÁö¸¸, »ó¿ëȸ¦ À§Çؼ´Â ´ë·® »ý»ê°ú ¹Ýº¹ ÀçÇö¼º, ½Å·Ú¼º µî ¿©ÀüÈ÷ °³¼±µÅ¾ß ÇÒ Á¡ÀÌ ³²¾Æ ÀÖ´Ù.
¶§¹®¿¡ ÃÖ±Ù¿¡´Â rGO¿Í ´Ù¸¥ Àç·áÀÇ ÇÏÀ̺긮µå¸¦ ÅëÇØ ¼º´ÉÀ» Çâ»ó½Ã۰í ÀÖ´Ù. Li(C. X. Guo and C. M. Li, Energy & Environ) ±³¼ö´Â rGO¿Í ź¼Ò±¸(Carbon Spheres)¸¦ ÇÏÀ̺긮µåÈ ÇØ ±×·¡Çɳ¢¸® ¹¶Ä¡´Â Çö»óÀ» ¹æÁöÇϰí, ÀÌ¿ÂÀÌ È®»êµÉ ¼ö ÀÖ´Â °ø°£À» ¹ú·ÁÁÜÀ¸·Î½á ¼ø¼öÇÑ ±×·¡ÇÉ Àü±Ø(115F/g)º¸´Ù ³ôÀº 19 F/gÀÇ Àü±â ¿ë·®À» Áö´Ñ ±×·¡ÇÉ-ź¼Ò±¸ ÇÏÀ̺긮µå Àü±ØÀ» Á¦ÀÛÇß´Ù. Ãæ¹æÀü ¹Ýº¹À» ÃøÁ¤ÇÑ °á°ú 1000ȸ µ¿¾È 95% ÀÌ»óÀÇ ¾ÈÁ¤¼ºÀ» À¯ÁöÇß´Ù.
Liu ±×·ì¿¡¼ Graphene Nanosheets¿Í Carbon BlackÀÇ º¹ÇÕü¸¦ Á¦Á¶ÇÑ °á°ú, ³ôÀº ºñ¿ë·®(175F/g)À» º¸¿´À¸¸ç, 6000»çÀÌŬ µ¿¾È 90% ÀÌ»óÀÇ ¾ÈÁ¤¼ºÀ» º¸¿´´Ù. Graphene/CNT/GrapheneÀÇ »÷µåÀ§Ä¡ ±¸Á¶¸¦ Çü¼ºÇØ 385F/gÀÇ ¿ë·®À» º¸¿´´Ù.
Co Ã˸Ÿ¦ ÀÌ¿ëÇØ ±×·¡ÇÉÀ» CVD·Î ÇÕ¼ºÇϸé Co(OH)2ÀÇ Pseudo-Capacitance¿¡ ÀÇÇØ ¿ë·®ÀÌ Áõ°¡ÇÑ´Ù. FengÀº ±×·¡ÇÉ À§¿¡ CNT¸¦ ¼öÁ÷ ¼ºÀå½ÃÄÑ Àü±ØÀ» Á¦ÀÛÇßÀ¸¸ç, ³ôÀº ºñ¿ë·®(1065F/g)À» ¾ò´Â µ¥ ¼º°øÇß´Ù. CVD ÁõÂø¹ý¿¡ ÀÇÇÑ Àü±Ø Á¦ÀÛÀº ¿©ÀüÈ÷ Á¦ÀÛ °øÁ¤¿¡ ÀÖ¾î °íºñ¿ëÀ» ¿ä±¸Çϱ⠶§¹®¿¡ À̸¦ ±Øº¹Çϱâ À§ÇÑ ¿¬±¸°¡ ÁøÇà ÁßÀÌ´Ù.
±×·¡Çɰú ±Ý¼Ó»êȹ°ÀÇ ÇÏÀ̺긮µå´Â ÁØÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ °Åµ¿À» º¸ÀδÙ. MnO2, ZnO, SnO2, TiO2, Co(OH)2, RuO2, NiO, Fe3O4 µî°ú °°Àº ±Ý¼Ó»êȹ°Àº ±× ÀÚüÀÇ »êÈȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» ÅëÇØ Àü±â ¿ë·®À» Áõ°¡½Ã۰í, ±×·¡ÇÉÀÇ ³ôÀº Àü±âÀüµµµµ´Â Ãæ·¹æÀüÀ» ¿øÈ°ÇÏ°Ô ÇØ Áֱ⠶§¹®¿¡ ÇÏÀ̺긮µåȸ¦ ÅëÇØ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ¼º´ÉÀ» Çâ»ó½Ãų ¼ö ÀÖ´Ù.
Áï, ±Ý¼Ó»êȹ°Àº ÀÌÂ÷¿ø±¸Á¶¸¦ °®°í °ãÃÄÁ® ÀÖ´Â ±×·¡ÇÉÀÇ Áß°£¿¡ °ø°£À» Á¦°øÇØ ºñÇ¥¸éÀûÀ» ³ÐÈû°ú µ¿½Ã¿¡, »êÈȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» ÅëÇØ Àü±â ¿ë·®À» ´õ¿í Áõ°¡½ÃŲ´Ù. ¶ÇÇÑ, ÆØÃ¢µÈ ±×·¡ÇÉ »çÀÌ¿¡ À̿µéÀÌ ½±°Ô È®»êÇÒ ¼ö Àִ ä³ÎÀ» Çü¼ºÇØ ÀüÇÏ ¼ö¼ÛÀ» ¿ëÀÌÇÏ°Ô ÇØ ÁØ´Ù.
¸Á°£»êȹ°(MnO2)µµ ÁØÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ Àü±ØÀÇ °Åµ¿À» º¸¿© ÁÖ´Â À¯¸ÁÇÑ ¹°Áú·Î Æò°¡µÇ°í ÀÖ´Ù. ¿ø°¡°¡ Àú·ÅÇϰí, ȯ°æ Ä£ÈÀûÀ̸ç, ÀÌ·ÐÀûÀ¸·Î ³ôÀº ¿ë·®ÀÌ ±â´ëµÇ³ª ÀϹÝÀûÀ¸·Î »ç¿ëµÇ°í ÀÖ´Â MnO2 Çʸ§Çü Ä¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ °æ¿ì 150∼250F/gÀÇ Àü±â¿ë·®À» º¸À̴µ¥ À̴ ź¼Ò Àç·á, ¹ÙÀδõÀÇ »ç¿ëÀ¸·Î Àü±âÁ¢ÃËÀúÇ×ÀÌ ³ô¾ÆÁö±â ¶§¹®ÀÌ´Ù.
ÃÖ±Ù ¹ÙÀδõ¸¦ »ç¿ëÇÏÁö ¾Ê°í rGO¿Í MnO2 º¹ÇÕü¸¦ Çü¼ºÇØ ³ôÀº ºñ¿ë·®À» ³ªÅ¸³»´Â °á°ú°¡ º¸°íµÆ´Ù. ¸¶ÀÌÅ©·ÎÆÄ¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ ±Þ¼Ó °¡¿À» ÅëÇØ µÎ ¹°ÁúÀÇ º¹ÇÕü¸¦ Çü¼º½Ã۰í ÃøÁ¤ÇÑ °á°ú 310F/gÀÇ ºñ¿ë·®À» ³ªÅ¸³ÂÀ¸¸ç 15000»çÀÌŬ µ¿¾È 95% ÀÌ»ó ±× Ư¼ºÀ» À¯ÁöÇß´Ù. À̸¦ ÅëÇØ ±×·¡Çɰú ±Ý¼Ó»êȹ°ÀÇ º¹ÇÕü¸¦ Çü¼ºÇÒ ¶§, Àü±âÀüµµµµ¿Í »êÈȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» ÅëÇÑ ºñ¿ë·®ÀÇ Çâ»ó 2°¡Áö¸¦ µ¿½Ã¿¡ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ Á¦ÀÛÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ±â¹ÝÀÌ ¸¶·ÃµÆ´Ù.
Ruoff ±×·ìÀº rGO ±×·¡ÇÉÀ» ÀÌ¿ëÇØ ÀÏ¹Ý ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ(4~5Wh/kg)º¸´Ù 10¹è Á¤µµ Å« 75kW/kgÀÇ Ãâ·ÂÀ» °®Ãá ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ Á¦ÀÛÇÏ´Â µ¥ ¼º°øÇß´Ù. 2.5A/gÀÇ Àü·ù¿Í BMIM BF4ÀÇ ÀüÇØÁú ¿ë¾×À» ÀÌ¿ëÇßÀ¸¸ç, 10000¹øÀÇ Ãæ·¹æÀü ½ÇÇèÀ» ÅëÇØ 97%ÀÇ Àü±â ¿ë·®ÀÌ À¯ÁöµÊÀ» È®ÀÎÇß´Ù.
±¹³» ´ë¿ë·® ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ °³¹ß µ¿Çâ
Ãʰí¿ë·® ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ¿ëµµ´Â Ç¥ 1°ú °°´Ù. ±¹³» ±â¾÷µéµµ ÀÚµ¿Â÷¿¡ Ȱ¿ëÇϱâ À§ÇÑ ´ë¿ë·® ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ °³¹ßÇϰí ÀÖ´Ù. Àü±âÀÚµ¿Â÷¿Í ÇÏÀ̺긮µå ÀÚµ¿Â÷, dz·Â ¹ßÀü±â µî¿¡ ¾²ÀÌ´Â ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀå¿¡ ÀüÅë ÀüÀÚºÎǰ ±â¾÷µéÀÌ ¶Ù¾îµé¾î ½ÅÁ¦Ç°ÀÌ µîÀåÇϰí ÀÖ´Ù.
¡ã Ç¥ 1. Ãʰí¿ë·® Ä¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ÁÖ¿ä ¿ëµµ
»ïÈÄܵ§¼´Â ÃÖ±Ù 5000F ¿ë·®ÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ °³¹ßÀ» ¿Ï·áÇß´Ù. ÇÏÀ̺긮µå ĸÀ̶ó´Â À̸§ÀÇ ÀÌ Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â ÃæÀü ¼Óµµ°¡ 2∼3ÃÊ¿¡ ºÒ°úÇÏ´Ù. ÇöÀç ÇÏÀ̺긮µå ÀÚµ¿Â÷¿¡¼ ÁÖ·Î ¾²ÀÌ´Â ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ ¿ë·®Àº 2000∼3000F ¼öÁØÀÌ´Ù. »ïÈÄܵ§¼´Â ¼¼¶ó¹ÍÀ» ÀÌ¿ëÇØ ÀüÇÏ º¸À¯·®À» ±âÁ¸ ´ëºñ 40% °¡±îÀÌ ´Ã·Á, 7000F ¿ë·®ÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ °³¹ß¿¡µµ ¼º°øÇß´Ù.
À¯¸® Àü¹®¾÷üÀÎ ÄÚ´×µµ ź¼Ò¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ °³¹ßÇØ »ó¿ëÈÇϰíÀÚ ¿ïÆ®¶ó Ä¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ °³¹ßÇß´Ù. ÀÌ Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â 1ÃÊ À̳»¿¡ ÃæÀüÀÌ °¡´ÉÇϰí, ¸®Æ¬ÀÌ¿ÂÀüÁö ¹× ¿¬·áÀüÁö¿Í ÇÔ²² »ç¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ¸®Æ¬ÀÌ¿ÂÀüÁö¿Í ´Þ¸® ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â Àü·Â ÃæÀüÀ» 1∼2ÃÊ ³»¿¡ ¼öÇàÇϱ⠶§¹®¿¡, ¼ø°£ÀûÀ¸·Î ÇãºñµÇ´Â ¿¡³ÊÁö¸¦ ¹Ù·Î Àü±â¿¡³ÊÁö·Î ÀúÀåÇÑ´Ù.
¶§¹®¿¡ ´ëÇ¥ÀûÀ¸·Î ÁÖÁ¤Â÷¸¦ ¹Ýº¹ÇÏ´Â Àü±âÀÚµ¿Â÷°¡ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ ÇÊ¿ä·Î ÇÑ´Ù. ÀÌ´Â ¿¡³ÊÁöÀúÀåÀåÄ¡¿¡ ¿¬°áÇØ º¸Á¶ Àü¿øÀ¸·Î »ç¿ëµÇ¸ç, ¹ßÀü¼Ò, ¿¬·áÀüÁö µî¿¡ Àû¿ëµÈ´Ù. °ü·Ã ¼ÒÀç °³¹ßµµ ÇÑâÀε¥ ÀÌÁ¦±îÁö´Â ź¼Ò ±â¹ÝÀÇ Ä¿ÆÐ½ÃÅͰ¡ ÁÖ·Î °³¹ßµÆÁö¸¸, ÃÖ±Ù¿¡´Â ±×·¡ÇÉ ¶Ç´Â ¼¼¶ó¹Í µî ½Å¼ÒÀç°¡ ¿¬±¸µÇ°í ÀÖ´Ù.
»ïÈÄܵ§¼´Â ÀüÀÚÁ¦Ç°¿ë ¼¼¶ó¹ÍÀûÃþÄܵ§¼(MLCC)¿¡ Àû¿ëÇß´ø ¼¼¶ó¹Í ±â¼úÀ» ÀÀ¿ëÇØ ¼º´ÉÀ» ³ô¿´°í, ÇѾç´ë ¿¬±¸ÆÀÀº ź¼Ò³ª³ëÆ©ºê(CNT)¸¦ ÀÀ¿ëÇÑ ¼ÒÇü ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ °³¹ßÀ» ¹ßÇ¥Çß´Ù. ±âÁ¸ ź¼ÒÀü±ØÀ̳ª Ȱ¼ºÅº¼Ò Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ¿¡ ºñÇØ ÃàÀü ¿ë·®ÀÌ ÃÖ¼Ò 6¹è Áõ°¡ÇÒ °ÍÀ¸·Î ¿¹ÃøµÈ´Ù.
¹ÚÅ׸®¾Æ Ç¥¸é¿¡¼ Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ Àü±Ø¿¡ Ȱ¿ëµÇ´Â ³ª³ëºÐ¸» ÇÕ¼º °øÁ¤µµ °³¹ßµÇ¾ú´Ù. ¾ÆÁÖ´ë ¿¬±¸ÆÀÀº ¹ÚÅ׸®¾Æ Ç¥¸é¿¡¼ ÄÚ¹ßÆ® »êȹ° ³ª³ëºÐ¸»À» ÇÕ¼ºÇØ, 4000¹ø ÀÌ»ó Ãæ·¹æÀüÀ» ó¸®Çصµ ÀúÀå È¿À²ÀÌ 95%¿¡ ´ÞÇÏ´Â ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ °³¹ßÇß´Ù.
Çѱ¹±âÃʰúÇÐÁö¿ø¿¬±¸¿ø¿¡¼´Â ´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§ÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ Àü±Ø¿ë Àü±âÈÇÐÀû Ư¼ºÀ» ¿¬±¸Çϰí ÀÖ´Ù. Embossing °øÁ¤°ú Áø°ø¿©°ú¹ý¿¡ ÀÇÇØ¼ Á¦Á¶µÈ ´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§À» ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ Àü±ØÈ°¹°Áú·Î »ç¿ëÇØ ¿ì¼öÇÑ Àü±âÈÇÐÀû Ư¼ºÀ» È®ÀÎÇÑ ¹Ù ÀÖ´Ù. ±×·¡ÇÉ »çÀÌ¿¡¼ Polystyrene ÀÔÀÚµéÀÇ »ðÀÔ·Á¦°Å °øÁ¤À» ÀÌ¿ëÇØ ±â°ø ±¸Á¶µéÀ» Á¦°øÇÔÀ¸·Î½á, ±×·¡ÇÉÀÇ ¹Ýº¹ ÀûÃþ(Restacking)À» È¿°úÀûÀ¸·Î Á¦¾îÇÑ´Ù.
ÀÌ·¸°Ô Á¦Á¶µÈ ´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§Àº ³ÐÀº Ç¥¸éÀû, »óÈ£ ¿¬°áµÈ ±â°ø ±¸Á¶, ³ôÀº Àü±âÀüµµµµ ¹× ¿ì¼öÇÑ ±â°èÀû ¹°¼ºÀ» º¸ÀδÙ. ´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§À» ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍÀÇ Àü±Ø¹°Áú·Î »ç¿ëÇØ Ȳ»ê ¼ö¿ë¾×°ú À̿¼º ¾×ü ÀüÇØÁú ±â¹ÝÀÇ 3»ó Àü±Ø ½Ã½ºÅÛ¿¡¼ Àü±âÈÇÐÀû Ư¼ºÀ» ÆÄ¾ÇÇß´Ù.
´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§Àº ³ôÀº ºñÃàÀü¿ë·®(284.5F/g)À» ³ªÅ¸³ÂÀ¸¸ç, ÀÌ´Â ÀûÃþ ±×·¡ÇÉ Çʸ§(138.9F/g)º¸´Ù µÎ ¹è ÀÌ»ó ³ôÀº ¼öÄ¡´Ù. ¶ÇÇÑ, ±×·¡ÇÉ Çʸ§ ³»ÀÇ À̿ À̵¿¼Óµµ Çâ»ó È¿°ú·Î ´Ù°ø¼º ±×·¡ÇÉ Çʸ§ÀÇ Ãæ¹æÀü ¼Óµµ(98.7% retention)¿Í Ãæ¹æÀü ¼ö¸í(97.2% retention)ÀÌ Çâ»óµÆ´Ù.
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀå ºÐ¼®
ÇöÀç Àü ¼¼°èÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ Á¦Á¶¾÷ü´Â ÃÑ 66°³·Î Áß±¹ 20°³, ÀϺ» 16°³, ¹Ì±¹ 14°³, Çѱ¹ 3°³, À̽º¶ó¿¤ 2°³, ·¯½Ã¾Æ 2°³, È£ÁÖ 2°³ ¼øÀ̸ç, ij³ª´Ù, ´ë¸¸, ¸ß½ÃÄÚ, ¿¡½ºÅä´Ï¾Æ, ¿µ±¹, ÇÁ¶û½º, µ¶ÀÏ¿¡ °¢ 1°³»ç°¡ ÀÖ´Ù.
¹Ì±¹ÀÇ Maxwell Technologies, Cooper Bussmann, ÀϺ»ÀÇ È¥´Ù, TDK, ±³¼¼¶ó, ´ë¸¸ÀÇ ¿µ·ÕÅ×Å©³î·ÎÁö, Çѱ¹ÀÇ ³×½ºÄ¸ µîÀÌ ´ëÇ¥ÀûÀÎ Á¦Á¶¾÷üµéÀÌ´Ù. ÀÌ Áß Maxwell Technologies°¡ ¼¼°è ½ÃÀåÀÇ 20%¸¦ Á¡À¯ÇÒ Á¤µµ·Î ±Ô¸ð°¡ °¡Àå Å©°í ¸Å³â 30% ÀÌ»óÀÇ ¸ÅÃâ ½ÅÀåÀ» ±â·ÏÇϰí ÀÖ´Ù. MaxwellÀº ¿¬°£ 2¹é¸¸ °³ ÀÌ»óÀÇ ´ëÇü ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ »ý»ê ¼³ºñ¸¦ º¸À¯Çϰí ÀÖÀ¸¸ç, PSA(ǪÁ¶-½ÃÆ®·Î¿¨) ¿Ü¿¡ ¼¼°èÀûÀÎ ÀÚµ¿Â÷ ºÎǰ»çÀÎ Continental AG¿¡ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅ͸¦ °ø±ÞÇϰí ÀÖ´Ù.
Çѱ¹ÀÇ ³×½ºÄ¸Àº ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ¸ÅÃâÀÌ 2õ¸¸ ´Þ·¯·Î ¾à 29%ÀÇ ¸ÅÃâ Áõ°¡¸¦ ±â·ÏÇϰí ÀÖ´Ù. ¹Ý¸é Ada Technologies, Cap-XX, Graphene Energy, Nanotecture, Quantum Wired, Skeleton Technologies µîÀº ±â¼úÀûÀÎ ÁøÀü¿¡µµ ºÒ±¸ÇÏ°í ¸ÅÃâÀÌ 500¸¸ ´Þ·¯ ¹Ì¸¸ÀÌ´Ù.
½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â Àü±â¹ö½º¿Í ±âÂ÷ µî ¿î¼Û¼ö´Ü¿¡ Àû¿ëµÇ±â À§ÇØ Å©±â°¡ ´ëÇüȵǰí Àִµ¥, 300F ÀÌ»óÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅͰ¡ 2012³â ÃѸÅÃâ 9¾ï ´Þ·¯ Áß 68%¸¦ Á¡À¯Çϰí ÀÖ´Ù. Áö±Ý±îÁö´Â Maxwell µîÀÇ ¹Ì±¹ ¾÷ü ¹× ÀϺ» ¾÷ü°¡ ¼¼°è ½ÃÀåÀ» Àå¾ÇÇØ ¿ÔÀ¸³ª, Áß±¹ ¾÷üÀÇ ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ »ý»êÀÌ ±ÞÁõÇÔ¿¡ µû¶ó ¾ÕÀ¸·Î Áß±¹ÀÇ ¼¼°è ½ÃÀå Á¡À¯À²ÀÌ Áõ°¡ÇÒ °ÍÀ¸·Î Àü¸ÁµÈ´Ù.
¼¼°è Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀåÀÇ ºÐ¾ßº° Á¡À¯À²Àº Ç¥ 2¿¡¼ º¸µíÀÌ, ÀüÀÚ±â±â°¡ Â÷ÁöÇÏ´Â ºñÁßÀÌ 2013³â 49%¿¡¼ 2023³â 39%·Î °¨¼ÒÇϰí, Àü±â±â±â´Â 2013³â 51%¿¡¼ 2023³â 61%·Î Áõ°¡ÇÒ °ÍÀ¸·Î Àü¸ÁµÈ´Ù.
¡ã Ç¥ 2. ¼¼°è Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀåÀÇ ºÐ¾ßº° Á¡À¯À²
¼¼°è ºÐ¾ßº° ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀå Á¡À¯À² ¹× ½ÃÀå ±Ô¸ð(´ÜÀ§: %, ¹é¸¸ ´Þ·¯)
¼¼°è Ä¿ÆÐ½ÃÅÍ ½ÃÀå ±Ô¸ð´Â 2013³â 8¾ï ´Þ·¯¿¡¼ 2018³â 31¾ï ´Þ·¯¸¦ °ÅÃÄ 2023³â¿¡´Â 116¾ï ´Þ·¯·Î °í¼Ó ¼ºÀåÀÌ ±â´ëµÇ¸ç, ½´ÆÛÄ¿ÆÐ½ÃÅÍ´Â ¸®Æ¬À̿ ¹èÅ͸®¿Í ÇÔ²² µ¿¹Ý ¼ºÀåÇÒ °ÍÀ¸·Î Àü¸ÁµÈ´Ù.
¹ÚÁ¾Ãµ °´¿øÀü¹®±âÀÚ _ ·¹À̵ñ½ºÅØ ºÎ»çÀå