서울대 화학부 정연준 연구팀, 이온성 액체 '슈퍼커패시터' 작동 원리 규명

[아이뉴스24 권준영 기자] 서울대학교 화학부 정연준 교수 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션 방법 중 하나인 분자동역학 방법을 활용, 그래핀 전극과 이온성 액체 전해질로 구성된 슈퍼 커패시터의 충·방전 현상의 물리화학적 원리를 분자 수준에서 규명하는데 성공했다.

4일 서울대는 정연준 교수 연구팀이 발표한 연구 논문이 영국왕립화학회가 발간하는 물리화학 분야 학술지인 '물리화학 화학물리학'(Physical Chemistry Chemical Physics) 3월호 표지 논문으로 선정됐다고 밝혔다.

슈퍼커패시터 내부에 주입되는 전해질로는 높은 전압에서도 안정적인 이온성 액체가 주로 활용되는데, 이 이온성 액체 내부 분자 운동 방식과 슈퍼커패시터의 효율성 간의 상관관계는 아직 밝혀지지 않았다.

정 교수 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션 방법의 하나인 분자동역학법을 이용해 이온성 액체 슈퍼커패시터 내부에서 반대 전하 이온 간의 흡착보다 같은 전하 이온 사이의 탈착이 전지 효율에 더 중요하다는 사실을 발견하고, 이를 '비움효과'(vacating effect)라고 명명했다.

또한 이온성 액체의 경우 전극 표면에 존재하는 이온뿐만 아니라 시스템 전체 이온들의 집합적인 움직임을 통해 매우 빠른 속도로 충·방전이 일어날 수 있다는 점을 이론적으로 밝혔다.

정 교수는 "이온성 액체 슈퍼커패시터 작동에 대한 분자 수준의 이해를 진일보시켰다"며 "이온성 액체를 활용한 슈퍼커패시터와 전자기기의 성능 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 설명했다.

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