고려대학교(총장 김동원)는 이 대학 소속 문준혁 교수 연구팀(화공생명공학과)이 기존과 달리 용액을 사용하지 않고도 나노입자를 탄소나노튜브에 고밀도로 형성할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야의 국제적인 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 9월 28일 게재됐다.

차세대 에너지 전극 소재로 주목받는 산화물 나노입자 코팅 탄소나노튜브는 높은 전도성과 활성 표면적으로 인해 에너지 분야에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나 기존의 용액 기반 코팅 방법은 서로 응집되는 등의 문제가 있어 고밀도 코팅에 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 건식 나노입자 코팅 기술을 도입했다. 이 기술은 탄소나노튜브에 얇은 산화막을 증착한 뒤, 탄소열 환원 반응을 통해 산화막을 나노입자로 전환하는 방식이다. 이 방식은 용액을 사용하지 않아 입자 응집 현상이 없기에 균일하고 고밀도의 나노입자 코팅이 가능하다.

연구팀은 이 기술을 적용해 제작된 나노입자 코팅 탄소나노튜브를 리튬-황 전지의 양극재로 적용했다. 그 결과, 해당 양극재는 최대 10.7 mAh/cm²의 용량을 달성하며, 기존 리튬-이온 전지 대비 약 2.5배 이상의 에너지 밀도를 구현했다.

연구를 지도한 문준혁 교수는 “이번 연구는 용매를 사용하지 않아 환경친화적 나노입자 코팅 공정을 제시했다는데 의의가 있다”며 “다양한 에너지 소재 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.