| 초록 |
최근 지하자원의 고갈 및 환경오염의 문제로 이를 대체하기 위한 신재생 에너지의 관심이 증대되고 에너지 저장 소자들의 중요성이 강조되고 있다. 특히 전기화학 기반의 에너지 저장 소자인 전기화학 커패시터의 경우 다양한 전자 소자의 전력 공급원으로 사용되며 고출력, 고밀도, 빠른 에너지 저장 능력 및 우수한 사이클 안정성 등의 장점을 보유하고 있다. 전기화학 커패시터는 에너지 저장 및 작동원리에 따라 크게 전기이중층 커패시터 (electrical double layer capacitor, EDLC), 의사 커패시터 (pseudo capacitor) 및 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitor)로 구분된다. 특히 전기 이중층 커패시터의 경우 이온의 물리적인 흡착 및 탈착 반응을 통해 에너지를 저장하는 소자로서, 높은 파워밀도, 빠른 충/방전 속도 및 높은 사이클 안정성 등의 장점을 가지고 있어 산업적으로 널리 이용되고 있다. 이러한 전기 이중층 커패시터의 주로 탄소 기반 전극을 사용하며, 그 종류로는 그래핀 (graphene), 탄소나노튜브 (carbn nanotubes) 그리고 탄소나노섬유 (carbon nanofiber) 등이 연구되고 있다. 그 중에서 탄소나노섬유는 높은 전기전도도, 높은 비표면적, 우수한 화학적 및 물리적 안정성을 가지고 있어 주된 전극 소재로 연구 개발이 진행되고 있다. 그러나 전기 이중층 커패시터의 전격 용량, 충/방전 속도 및 안정성 향상을 위해서는 전하가 저장 될 수 있는 높은 비표면적을 갖는 탄소 소재 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금속산화물과 기공형성용 고분자를 통해 높은 비표면적을 갖는 탄소나노섬유를 제조하였다. 제조된 다공성 탄소나노섬유의 구조 및 형상 분석은 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 분석하였다. 또한, 결정 구조 및 화학적 결합상태를 분석하기 위해 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하였으며, 순환 전압전류법 (cyclic voltammetry)및 정전류 충/방전법 (galvanostatic charge/discharge)을 이용하여 전기화학적 특성 평가를 진행하였다. 위 내용은 2019년 추계 학술대회에서 더 자세히 논의될 것이다. |
