입력 2020.03.10 16:10

사람 지문의 폭만큼 작아 소형 전자제품에도 탑재할 수 있는 ‘초소형 슈퍼커패시터’가 개발됐다. 이를 각 부품에 적용하면 독립적 구동이 가능해 사물인터넷(IoT) 시대를 이끌 기술로 주목받는다.

지문 폭만큼 작은 슈퍼커패시터 이미지 / UNIST 제공

이상영 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 ‘칩 형상의 슈퍼커패시터’를 개발했다고 10일 밝혔다. 제작과정을 프린팅 공정으로 단순화하고, 정밀도를 높여 부품 손상 없이 일체형 초소형 전원 시스템을 완성했다고 덧붙였다.

슈퍼커패시터는 탄소 소재의 활성탄에서 전자가 붙고 떨어지는 현상을 이용해 전기를 저장하고 이를 사용하는 장치다. 리튬을 쓰는 이차전지에 비해 출력이 크고 수명이 긴 장점이 있다.

반도체 제작 공정을 통하면 초소형화도 가능해 IoT 기기나 웨어러블 디바이스 등에 적합하지만 한계가 있었다. 공정 중 발생하는 열이나 화학물질에 전자 부품이 손상될 우려가 있기 때문이다.

이상영 교수팀은 ‘전기수력학 프린팅’ 기법을 이용해 이 문제를 해결했다. 정전기적 힘으로 잉크가 번지는 현상을 줄여 정밀도를 높였다. 일반 잉크젯 프린팅 기법은 잉크를 ‘뿜어내기’ 때문에 각 물질이 퍼지게 되는데, 정전기적 힘을 이용한 새로운 기법은 잉크를 ‘잡아당겨’ 번짐이 적다.
연구팀은 이 기법을 이용해 동전보다 작은 칩(0.8㎜ x 0.8㎜) 위에 전지 36개를 만들고, 직렬 연결하는 데 성공했다. 이 전지들은 80℃의 온도에서 잘 작동해 전자 부품이 작동하는 과정에서 발생하는 고열도 <iframe width="250" height="250" marginwidth="0" marginheight="0" hspace="0" vspace="0" frameborder="0" scrolling="no" bordercolor="#000000" src="http://yellow.contentsfeed.com/RealMedia/ads/adstream_sx.ads/it.chosun.com/@x01" style="margin: 0px; padding: 0px; border-width: 0px; border-style: none;">견딜 수 있다. 병렬이나 직렬로 자유롭게 연결도 가능해 소형기기에 맞춤형 전원 공급이 가능하다.

이상영 교수는 "IC칩처럼 좁은 기판 위에 전지를 고밀도로 집적해 공간 제약 없이 전지 성능을 자유롭게 조절할 수 있는 기술"이라며 "좁은 공간에 전지를 집적하는 기술은 슈퍼커패시터뿐 아니라 다른 전기화학 시스템과 장치에 확장 적용이 가능할 것"이라고 기대했다.