기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소 재료 연구단은 대용량 에너지 저장 장치(ESS) 성능을 향상할 수 있는 메커니즘을 확인하고, 이를 기반으로 신소재 개발에 성공했다고 밝혔다.

1일 연구원은 울산과학기술원(UNIST)과의 공동연구를 통해 쓴 성과 논문은 미국 화학회지 10월 14일 자 온라인 속보로 실렸다고 덧붙였다.

핵심은 금속 유기 구조체(MOF)의 전기 전도성을 높인 데 있다.

MOF는 2차 전지를 비롯한 대용량 에너지 저장 장치 전극 소재로 주목받고 있다.

상용화를 위해서는 MOF의 전기적 성질에 대한 근본적인 이해가 필요한데, 아직 명확히 밝혀지지 않았다.

▲ NiTAA-MOF 적층 구조와 전자 밴드 구조

연구진은 거대한 고리 형태의 새로운 금속 유기 구조체(NiTAA-MOF)를 설계했다.

니켈 원자 주변에 질소 원자 4개가 결합한 게 기본 구조다.

NiTAA는 전기전도성을 가지고 있어서 촉매·트랜지스터·염료감응 태양전지 등에 사용된다.

이제까지 금속 유기 구조체 연결체로 쓰인 적은 없었다고 연구진은 설명했다.

새 구조체는 덩어리(벌크) 형태에선 기본적으로 전기가 통하지 않는 상태(절연)로 있다.

요오드 증기를 이용해 80도에서 열처리하며 화학적으로 산화시키면 일정한 전기전도도를 갖게 된다. 구체적으로는 절대온도 300K(26.85도)에서 0.01S/㎠(지멘스 퍼 제곱센티미터)다.

별도의 전도체를 첨가할 필요 없이 전극으로 사용하기에 충분한 수치라고 연구진은 강조했다.

로드니 루오프 단장은 "2차원 금속 유기 구조체 구조와 전기적 특성 간 관계에 대한 이해를 제시한 것"이라며 "새로운 전기 전도성 금속 유기 구조체를 개발할 수 있는 길을 제시했다"고 말했다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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