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무거운 배터리 안녕, 종이 한 장이면 충분

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무거운 배터리 안녕, 종이 한 장이면 충분

2015.12.09 18:00
스웨덴 연구진, 얇고 강한 ‘종이 배터리’ 개발
용량이 큰 보조 배터리의 최대 단점은 휴대하기가 너무 무겁다는 것이다. 최근 종이 한 장 크기의 ‘종이 배터리’가 개발돼 화제가 되고 있다.
 
연구팀이 개발한 종이 배터리. 접을 수 있을 정도로 얇고 강도가 높다. - 린셰핑대 제공
연구팀이 개발한 종이 배터리. 접을 수 있을 정도로 얇고 강도가 높다. - 린셰핑대 제공
매그너스 버그렌 스웨덴 린셰핑대(LiU) 물리전자공학과 교수가 이끈 연구팀은 전력을 공급하는 종이를 개발하는 데 성공했다고 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 2일 자 온라인판에 발표했다. 
 
배터리 역할을 하는 박막은 이미 오래 전에 개발됐지만 지나치게 얇기만 해 활용이 어렵다는 한계가 있었다. 이번에 개발한 종이 배터리는 보통 종이처럼 종이접기를 할 수 있는 3차원 재료인 데다 접어도 망가지지 않을 정도로 강도가 높아 활용도가 높다.
 
단 몇 초만에 충전이 가능하고 수백 번까지 재충전해 사용할 수 있다는 장점도 있다. 지름 15cm인 종이 배터리 한 장에는 최대 1F(패럿)까지 전기를 저장할 수 있다. 이는 현재 시판되고 있는 ‘슈퍼커패시터’와 비슷한 수준의 에너지 밀도다. 슈퍼커패시터는 전기 용량이 큰 에너지 저장 장치로, 급속한 충전과 방전이 잦은 전자기기 등에 쓰인다. 
 
한 연구원이 종이 배터리의 재료인 나노 셀룰로오스 섬유와 고분자 화합물이 섞인 액체를 샬레에 붓고 있다. - 린셰핑대 제공
한 연구원이 종이 배터리의 재료인 나노 셀룰로오스 섬유와 고분자 화합물이 섞인 액체를 샬레에 붓고 있다. - 린셰핑대 제공
연구팀은 목재에서 얻은 셀룰로오스 섬유에 고압의 물을 쏴서 지름 20nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m)까지 얇게 만들었다. 여기에 전기적으로 대전시킨 고분자 화합물을 가했더니 섬유 주변에 아주 얇은 코팅 막이 생기면서 전기가 잘 흐르는 소재가 만들어졌다.
 
연구팀의 제스퍼 에드버그 박사과정 연구원은 “헝클어진 코팅 섬유 사이의 빈 공간에 든 액체가 전해질 역할을 한다”며 “종이 배터리는 위험한 화학물질이나 중금속을 쓰지 않고 간단한 재료로 만들 수 있어 친환경적”이라고 말했다.
 
버그렌 교수는 “우리가 개발한 종이 배터리 소재는 전기가 잘 흐르면서도 에너지 저장 능력이 뛰어나다”며 “재생 에너지 분야에서 발생한 전기를 가볍고 안전하면서도 높은 용량으로 저장할 수 있을 것”이라고 말했다.
 
 

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