인하대학교는 최근 이근형 화학·화학공학융합학과 교수 연구팀이 고성능 신축형 슈퍼커패시터를 개발했다고 27일 밝혔다. 인하대 이근형 화학·화학공학융합학과 교수 연구팀은 한양대 ERICA 유원철 교수팀과 이같은 성과를 달성했다. 슈퍼커패시터는 빠른 충전과 방전이 가능해 순간적으로 높은 전력을 요구하는 전자기기에 적합한 에너지 저장 장치이다. 하지만 에너지 저장용량이 낮고, 잘 휘어지지 않아 웨어러블 기기에 적용하기 어려웠다. 공동 연구팀은 고무처럼 유연한 이온젤 전해질에 전기화학 반응이 가능한 특수 유기물질을 첨가해 고무밴드처럼 늘었다 줄어도 안정적으로 에너지를 저장할 수 있게 했다. 또한 일반적으로 사용하는 전극이 아닌 전해질에 직접 반응물질(레독스 분자)을 넣는 새로운 방식을 사용해 슈퍼커패시터의 에너지 저장용량을 높였다. 이러한 접근법은 복잡한 전극 설계 없이도 에너지 용량을 획기적으로 늘릴 수 있고, 제조가 간편할 뿐 아니라 성능도 우수해 웨어러블 전자기기, 스마트 의류, 인공피부 등 미래형 기기의 핵심 부품으로 활용될 수 있다. 이근형 인하대 화학·화학공학융합학과 교수는 “몸의 움직임에 따라 자유롭게 늘어날 수 있는 차세대 전해질 소재와 소자를 구현했다
한국전력이 신재생에너지 간헐성 극복을 위해 하이브리드형 ESS를 개발한다고 24일 밝혔다. 신재생에너지의 간헐성을 극복하기 위해 주파수 조정용 ESS를 단독으로 사용할 경우, 잦은 주파수 변동으로 충·방전 횟수가 증가해 배터리 화재와 수명 단축 등의 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 다양한 설치환경에 적합한 하이브리드 형태의 ESS 개발이 요구된다. 이에 한국전력 전력연구원과 비나텍은 2021년부터 하이브리드 ESS에 적용되는 MW급 주파수 조정용 슈퍼커패시터의 경제적인 모델 개발을 목적으로 ‘MW급 고용량 슈퍼커패시터 시스템 개발 및 실증’ 연구과제를 진행하고 있다. 각 기관은 2023년 12월까지 △MW급 장수명·고용량 슈퍼캡 개발 △슈퍼캡-배터리 하이브리드 ESS 기반 구축 및 운영 기술 개발 △2.4억원/MW 이하의 경제적 슈퍼캡 모델 확보 등 과제를 수행한다. 슈퍼커패시터는 15년 이상 장기 사용할 수 있고 유지비용이 적어 다른 단주기 ESS보다 유지보수 측면에서 유리해, 배터리와 협조 운전을 통해 역무를 분담함으로써 배터리의 수명을 대폭 연장하고 전기 품질을 향상할 수 있다. 슈퍼커패시터와 배터리의 협조 운전을 실제 계통에 실증하는 기술은 선진
헬로티 서재창 기자 | 텍사스 인스트루먼트(이하 TI)는 정동작 전류(IQ)가 60nA로 극히 낮은 양방향 벅·부스트 컨버터를 출시한다고 밝혔다. 이는 경쟁 부스트 컨버터에 비해 IQ가 1/3에 불과한 수준이다. 새로 출시된 TPS61094 벅·부스트 컨버터는 슈퍼커패시터 충전을 위한 벅 모드를 통합하는 동시에 IQ가 극히 낮기에, 일반적으로 사용하는 하이브리드 레이어 커패시터에 비해 배터리 수명을 20%까지 연장한다. 슈퍼커패시터의 충전과 방전은 스마트 계량기, 연기 감지기, 비디오 도어벨 등 배터리로 구동되는 산업용 애플리케이션이나 의료용 애플리케이션의 지속적인 작동에 중요한 피크 부하 및 예비전력 관리에 도움을 준다. 배터리로 작동되는 시스템을 설계하는 엔지니어들이 흔히 직면하는 설계 과제는 밀리암페어나 마이크로암페어 대역에서 무부하 또는 경부하 조건으로 높은 효율을 달성해야 하는 것이다. 이를 위해서는 전원 장치를 통해 출력을 조절하면서 전원 전류를 나노암페어 대역으로 극히 낮게 유지해야 한다. TPS61094는 기존에 상충하던 두 가지 장점을 모두 제공한다. 즉, 통합형 벅·부스트 컨버터를 통해 설계를 간소화하고 높은 출력 전류와 낮은 IQ로 배터리
[헬로티] 미래 IoT, 센서, 착용형(웨어러블) 기기 소자 등에 필요한 3D프린팅용 전지 소재가 개발됐다. 미래 착용형(웨어러블) 기기, 센서, 소형 로봇, 인체삽입형 소자 등은 크기가 작고 다양한 형태를 지니고 있어, 여기에 들어가는 이차전지도 기존 전지처럼 정형화된 형태가 아니라 정교한 형태 구현이 필요하다. 따라서 정교한 형태로 원하는 모양대로 만들어내기 위해 3D프린팅으로 전지를 제작하는 기술이 전 세계적으로 주목받고 있다. ▲금속 집전체 잉크와 이를 이용한 3차원 프린팅 기반 전지 제작 과정 특히 3D프린팅용 전지로 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지가 꼽히고 있는데, 이 전지 안에 들어가는 집전체 소재를 연구팀이 개발한 것이다. 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지는 구조가 단순하고 수명이 길어, 작은 전력을 사용하는 센서, 사물인터넷, 웨어러블 소자 등의 첨단 기기 구동을 위한 에너지원으로 적합한 것으로 알려져 있다. 현재에도 리튬이온전지의 보조 전지 격으로, 일부 자동차 및 스마트폰, 카메라 등에 쓰이고 있다. 전지는 집전체, 전극, 전해질로 구성돼 있으며, 3D프린팅으로 제작이 가능하려면 이 세 구성 성분 모두 3D프린팅이 가능한 잉크
[첨단 헬로티] KAIST 기계공학과 양민양 교수 연구팀이 고성능의 필름형 차세대 전지(슈퍼커패시터)를 저렴하고 간단한 방법으로 제작하는 데 성공했다. 양 교수 연구팀은 기존의 복잡한 제작과정과 낮은 성능 등의 단점을 갖는 필름형 슈퍼커패시터를 대체할 수 있는 기술을 개발했다. 이는 새로운 고성능 소자구조를 단일공정으로 제작할 수 있는 핵심 재료 및 소자 제조 원천기술이다. 슈퍼커패시터는 기존의 리튬이온배터리와 비교해 월등하게 빠른 충전 속도와 반영구적 수명을 가져 차세대 에너지 저장소자로 각광받고 있다. 무엇보다 유연한 기판에 제조되는 필름형 슈퍼커패시터는 웨어러블 및 유연 전자소자의 회로에 직접 연결돼 전원 역할을 할 수 있기 때문에 차세대 유연 전자소자의 핵심 전력소자이다. 기존에는 유연한 필름 위에 높은 표면적의 금속 전극을 형성하기 위해 포토리소그래피, 진공증착 등의 반도체 공정을 이용했다. 또한 금속전극의 표면적 향상을 위해 추가적으로 고가의 설비와 2단계의 유독한 화학 공정이 필요했다. 연구팀은 보다 빠르고 저렴하며 간단한 방법인 레이저 성장 소결 공정 기술을 개발했다. 이는 나노미터 단위의 기공을 갖는 초다공성 은(銀) 전극을 제조하는 기술로
[첨단 헬로티] 마우저가 무라타(Murata)의 DHM 계열 슈퍼커패시터를 공급한다. 이 제품은 두께가 0.4mm에 불과한 초박형으로 설계되어 웨어러블, 의료 패치, 전자종이 장치, 스마트 카드 등 설치 공간에 제약이 있는 휴대용 장치에서 첨두전력(peak power)을 지원한다. ▲무라타의 DHM 계열 슈퍼커패시터 높은 출력을 제공하면서도 ESR(등가직렬저항)이 1kHz에서 300mΩ으로 낮다는 점이 장점이다. 4.5V의 높은 첨두전압을 제공하며 -40~+85°C의 폭넓은 작동 온도 범위에서 안정적으로 출력 특징을 발휘한다. DMH 계열의 슈퍼커패시터는 기존 세라믹 커패시터와 전해 커패시터보다 에너지 저장 능력이 100배 이상 뛰어나며 일반적인 이차 전지보다 수명이 길다. 소형 전자 장치에서 첨두전력 보조에 적합한 소자로 출력 및 전력 안정성을 개선하는 데 도움이 된다. LED 플래시, 오디오 회로, 전력 증폭기 등 첨두전력 보조 애플리케이션에 더해 엔지니어들은 고출력 백업 및 에너지 수확 장치용 애플리케이션을 설계할 때 DMH 계열 슈퍼커패시터를 포함시킬 수 있다.
슈퍼커패시터 단셀, 모듈을 개발하는 부설연구소와 나노복합기술을 개발하는 소재연구소를 운영하고 있는 비나텍은 2017 나노코리아에 참가해 친환경 슈퍼커패시터 및 카본 솔루션을 소개했다. 비나텍의 Hy-Cap?브랜드로 UL, ISO/TS, RoHS 기준에 적합한 친환경 슈퍼커패시터를 생산 및 제공하고 있다. Hy-Cap은 활성탄소 표면에 전하를 물리적으로 흡착 및 탈착함으로써 순간적으로 많은 전기에너지를 저장한 후 높은 전류를 순간 또는 연속적으로 공급하는 에너지 저장 소자이다. Hy-Cap은 친환경적으로 가공된 활성탄소를 이용하며, 높은 출력 밀도와 긴 수명을 갖고 있다. 비나텍은 에너지 밀도가 2.7V EDLC 대비 23% 증가한 3.0V EDLC를 2010년부터 대량 생산하고 있으며, PC 전해액을 사용한 하이브리드 커패시터도 생산하고 있다. 특히 1F∼1,000F 미만 원통형 슈퍼커패시터 분야의 경우 높은 생산 능력을 보유하고 있다. Hy-Cap 제품은 정격 전압, 단자 형태, 적용 유형에 따라 분류한 제품으로 구성된다. 이 제품은 또한 스마트미터, 통신장비, 자동차용 전자기기, UPS, DVR, 태양광 가로등, 비상등, 풍력발전, 회생 에너지 저
그래핀은 2차원 구조를 갖는 탄소 기반의 나노소재로 전기적, 기계적, 물리적, 그리고 화학적 특성이 매우 뛰어나다. 특히 넓은 비표면적 및 뛰어난 전기전도도를 지녀 슈퍼커패시터 및 이차전지와 같은 에너지 저장 소자로의 응용이 가능하다. 때문에 그래핀을 전극 소재로 활용한 에너지 저장 소자에 관한 연구가 활발하게 전개되고 있다. 다양한 전자기기의 발전과 함께 그린에너지 정책에 부합하기 위해 에너지 저장 소자는 소형화 및 고효율화를 이뤄내야 한다. 이를 실현할 수 있는 물질로 그래핀 및 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광받고 있다. 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 단시간에 고출력을 발휘하며, 장기간 신뢰성을 갖추고, 빠른 충방전 순환이 가능하다. 활성탄소 등 탄소 소재 중심의 친환경적 원료를 사용해 기존의 메모리 백업 전원 시장에서부터 수송, 기계 및 재생 에너지 발전 시설에 고출력 전원으로 활용될 전망이다. 특히 재난 시 전기 공급이 차단된 상황에서 비상 대피 유도 장치의 보조 전원, 사고 상황에서 자동차 항공기 블랙박스에 적용되는 보조 전원, 모바일 기기의 충격에 의한 배터리 분리 상황의 보조 전원으로
그래핀은 2차원 구조를 갖는 탄소 기반의 나노소재로 전기적, 기계적, 물리적, 그리고 화학적 특성이 매우 뛰어나다. 특히 넓은 비표면적 및 뛰어난 전기전도도를 지녀 슈퍼커패시터 및 이차전지와 같은 에너지 저장 소자로의 응용이 가능하다. 때문에 그래핀을 전극 소재로 활용한 에너지 저장 소자에 관한 연구가 활발하게 전개되고 있다. 다양한 전자기기의 발전과 함께 그린에너지 정책에 부합하기 위해 에너지 저장 소자는 소형화 및 고효율화를 이뤄내야 한다. 이를 실현할 수 있는 물질로 그래핀 및 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광받고 있다. 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 단시간에 고출력을 발휘하며, 장기간 신뢰성을 갖추고, 빠른 충방전 순환이 가능하다. 활성탄소 등 탄소 소재 중심의 친환경적 원료를 사용해 기존의 메모리 백업 전원 시장에서부터 수송, 기계 및 재생 에너지 발전 시설에 고출력 전원으로 활용될 전망이다. 특히 재난 시 전기 공급이 차단된 상황에서 비상 대피 유도 장치의 보조 전원, 사고 상황에서 자동차 항공기 블랙박스에 적용되는 보조 전원, 모바일 기기의 충격에 의한 배터리 분리 상황의 보조 전원으로
국내 기업들도 자동차에 활용하기 위한 대용량 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 전기자동차와 하이브리드 자동차, 풍력 발전기 등에 쓰이는 슈퍼커패시터 시장에 전통 전자부품 기업들이 뛰어들어 신제품이 등장하고 있다. 삼화콘덴서는 최근 5000F 용량의 슈퍼커패시터 개발을 완료했다. 하이브리드 캡이라는 이름의 이 커패시터는 충전 속도가 2∼3초에 불과하다. 현재 하이브리드 자동차에서 주로 쓰이는 슈퍼커패시터의 용량은 2000∼3000F 수준이다. 삼화콘덴서는 세라믹을 이용해 전하 보유량을 기존 대비 40% 가까이 늘려, 7000F 용량의 슈퍼커패시터 개발에도 성공했다. 유리 전문업체인 코닝도 탄소를 이용한 슈퍼커패시터를 개발해 상용화하고자 울트라 커패시터를 개발했다. 이 커패시터는 1초 이내에 충전이 가능하고, 리튬이온전지 및 연료전지와 함께 사용할 수 있다. 리튬이온전지와 달리 슈퍼커패시터는 전력 충전을 1∼2초 내에 수행하기 때문에, 순간적으로 허비되는 에너지를 바로 전기에너지로 저장한다. 때문에 대표적으로 주정차를 반복하는 전기자동차가 슈퍼커패시터를 필요로 한다. 이는 에너지저장장치에 연결해 보조 전원으로 사용되며, 발전소, 연료전지 등에
그래핀은 2차원 구조를 갖는 탄소 기반의 나노소재이며, 전기적, 기계적, 물리적, 그리고 화학적 특성이 매우 뛰어나다. 특히 넓은 비표면적 및 뛰어난 전기전도도의 특성을 갖기 때문에 슈퍼커패시터(Supercapacitor) 및 이차전지와 같은 에너지 저장 소자의 낮다. 슈퍼커패시터는 일반적으로 양극과 음응용이 가능하다. 때문에 그래핀을 전극 소재로 활용한 에너지 저장 소자에 관한 연구가 활발하게 전개되고 있다. 최근 다양한 전자기기의 발전과 함께 그린에너지 정책에 부합하려면 에너지 저장 소자는 소형화 및 고효율화를 이뤄내야 한다. 이를 실현할 수 있는 물질로 그래핀 및 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광받고 있다. 슈퍼커패시터는 단시간에 고출력을 발휘하며, 장기간 신뢰성을 갖추고, 빠른 충방전 순환 이 가능하다. 활성탄소 등 탄소 소재 중심의 친환경적 원료를 사용해 기존의 메모리 백업 전원 시장에서부터 수송, 기계 및 재생 에너지 발전 시설에 고출력 전원으로 활용될 전망이다. 특히 재난 시 전기 공급이 차단된 상황에서 비상 대피 유도 장치의 보조 전원, 사고 상황에서 자동차 항공기 블랙박스에 적용되는 보조 전원,
상호명(명칭) : (주)첨단 | 등록번호 : 서울,자00420 | 등록일자 : 2013년05월15일 | 제호 :헬로티(helloT) | 발행인 : 이종춘 | 편집인 : 김진희 |
본점 : 서울시 마포구 양화로 127, 3층, 지점 : 경기도 파주시 심학산로 10, 3층 | 발행일자 : 2012년 4월1일 | 청소년보호책임자 : 김유활 | 대표이사 : 이준원 | 사업자등록번호 : 118-81-03520 | 전화 : 02-3142-4151 | 팩스 : 02-338-3453 | 통신판매번호 : 제 2013-서울마포-1032호
copyright(c) HelloT all right reserved
UPDATE: 2025년 11월 15일 20시 30분
