에너지 밀도 19배 높은 콘덴서 제조 기술 개발했다

세인트루이스 워싱턴대학 연구팀이 시중에서 판매되는 콘덴서보다 19배 높은 에너지 밀도 콘덴서를 만들 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀에 따르면 이 새로운 기술은 다른 연구 과정에서 우연히 발견됐고 한다.

콘덴서는 세탁기, 냉장고 같은 가전 제품 뿐 아니라 스마트폰, PC, 전기차 등 전기를 사용하는 거의 모든 제품에 탑재되어 있다. 콘덴서 역할은 전압을 안정화하고 직류를 절연하며 노이즈를 제거하는 것이다. 또 콘덴서는 전기를 저장하고 방출하는 배터리와 유사한 기능도 갖고 있다.

배터리는 전기를 장기간 저장할 수 있지만 충방전에 비교적 오랜 시간이 걸린다. 반면 콘덴서는 충방전을 빠르게 수행할 수 있다. 이런 이유로 스마트폰이나 전기차 같은 제품에는 장기 전력 저장과 고속 충방전을 겸비하기 위해 배터리와 콘덴서 둘 다 탑재되어 있다.

연구팀은 2차원 구조와 3차원 구조를 층상으로 겹쳐 콘덴서를 만드는 연구를 진행해왔다. 이 연구는 콘덴서 에너지 밀도에 초점을 맞춘 건 아니었지만 실험을 계속하는 과정에서 개발 중인 콘덴서 에너지 밀도가 비정상적으로 높다는 사실이 드러났다.

연구팀이 분석을 거듭한 결과 개발 중인 콘덴서는 시판 콘덴서에 비해 최대 19배 높은 에너지 밀도를 갖고 있으며 에너지 효율 역시 90%를 웃돌고 있다는 게 확인됐다. 연구팀은 에너지 밀도와 에너지 효율이 모두 전례 없는 수치라고 밝히고 있다.

연구팀에 따르면 이 콘덴서는 전도성과 비전도성 사이에서 화학적 균형이 잡혀 있어 전하를 비교적 오랫동안 유지할 수 있다고 한다. 연구팀은 이번 연구 성과가 100% 최적은 아니지만 이미 다른 연구팀 성과를 능가하고 있다며 다음 단계는 재료 구조를 개선해 고속 충방전과 고에너지 밀도 수요를 모두 충족시킬 수 있도록 하는 것이며 이 콘덴서가 전기차 등 대형 기기나 개발 중인 그린 기술에 활용되려면 반복적인 충방전에도 용량 손실이 없어야 한다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.