국립공주대학교(총정 임경호)는 신소재공학과 송성호 교수 연구팀과 충북대학교 이동주 교수 연구팀은 바이오매스로부터 초미세공 그래핀 나노구조체의 제조 원천 기술을 개발하고, 이 기술을 고성능 에너지 저장 시스템에 성공적으로 활용한 연구 결과를 보고했다.

고성능 에너지 저장 시스템에 적용하기 위한 새로운 소재의 개발이 필요로 함에 따라, 자연계의 무한한 재원 중 하나인 바이오매스로부터 전도성이 우수하면서도 최적화된 세공과 높은 다공성을 갖춘 나노구조체를 개발하는 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

이와 관련하여, 국립공주대학교 송성호 교수 연구팀과 충북대학교 이동주 교수 연구팀은 목재 전구체를 탈리그닌 공법 접근법을 접목하여, 균일한 마이크로 세공을 지닌 셀룰로오스 기반의 단일체 구조를 제조 후 탄화 및 활성화 공정을 통하여 그래핀 나노플레이트 구조 내에서 0.5 ~ 3.0 nm(나노미터)의 초미세공이 균일하게 발달된 그래핀 기반 나노구조체의 제조를 성공하였다. 이렇게 제조된 그래핀 나노플레이트를 활용한 전기화학적 이중층 커패시터의 전극은 209.2 F/g의 높은 정전용량을 기록했으며, 300 mV/s의 스캔 속도에서 96%의 정전용량을 유지 및 10,000 사이클 후에도 98%의 정전용량을 유지하는 탁월한 사이클링 안정성을 구현하였다.

논문의 교신저자인 송성호 교수와 제1저자인 박광현 연구원은 이와 관련하여 "높은 전도성을 지닌 3 nm 이하의 초미세공이 집중적으로 발달된 그래핀 기반 나노구조체를 자연계에서 쉽게 접할 수 있는 바이오매스로부터 제조하는 기술은 세계적으로 손꼽히는 연구성과이며, 에너지 저장 시스템에서 전극 소재 분야에 산업적으로 매우 활용 가치가 있을 뿐만 아니라, 대기 및 수처리 환경 분야에서도 큰 응용 가능성을 가지고 있습니다"라고 밝혔다.

이 연구성과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 나노·재료 분야의 권위 있는 국제 학술지 ACS Materials Letters (Impact factor: 11.4)에 게재됐다.