수천 번 구부려도 멀쩡한 고성능 젤 전해질 개발

수천 번 구부려도 멀쩡한 고성능 젤 전해질 개발
문홍철 서울시립대 교수팀 "차세대 전기화학 소자 적용 기대"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 문홍철 서울시립대 교수 연구팀이 기계적 내구성과 전기전도성을 동시에 구현한 젤 전해질을 개발했다고 5일 밝혔다.
일반적으로 액체 전해질은 유연한 플렉서블 기기나 몸에 붙이는 웨어러블 장비에는 쉽게 쓰지 못한다.
액체가 샐 염려가 있기 때문이다.
학계에선 한계를 극복하기 위해 고분자와 염분(소금)으로 구성된 고체 전해질 연구를 활발히 진행하고 있다.
고체 전해질이라도 문제가 아예 없는 건 아니다.
기계적 물성은 뛰어나지만 이온전도도가 낮아 상온에서 소자를 적용하는 게 까다롭다.
연구팀은 두 가지의 단량체가 무작위로 연결된 '랜덤 공중합체'(random copolymer)를 이용해 이온전도도와 기계적 강도 모두 우수한 젤 전해질을 만들었다.
복잡한 고분자 합성 공정 대신 젤의 물리적 결합만으로 고성능 전해질을 제작할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
이 이온 젤의 높은 활용 가능성은 전기변색 소자 응용을 통해 증명했다.
전기변색소자는 외부에서 전기적 자극을 주면 광학적 특성(흡광도·투과도)이 변하면서 색깔이 바뀌는 성질을 가진다.
이온 젤은 1V(볼트) 이하의 낮은 구동 전압, 변색 전후의 높은 투과도 차이, 높은 변색 효율, 우수한 구동 안정성 등을 보였다.
게다가 다양한 방향으로 수천 번 구부려도 90％에 가까운 높은 성능 유지율을 기록했다.


문홍철 교수는 "이온전도도와 기계적 강도를 동시에 만족하는 고성능 고체 전해질"이라며 "배터리, 전자 피부, 전기화학 디스플레이 등 전기화학 반응을 활용하는 차세대 소자에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진연구) 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 어드밴드스 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 최신호 표지에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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