국민대학교(총장 임홍재) 응용화학부 임상규 교수와 교양대학 홍다정 교수는 창문으로 사용 가능한 수준의 뛰어난 가시광 투과도를 가진 투명 에너지저장 슈퍼커패시터(supercapacitor) 시스템을 개발했다고 밝혔다.

투명 에너지저장 장치는 자동차의 헤드업 디스플레이나 건물의 창문 등과 같은 투명한 구조물 표면에 적용하여, 그 시야가 확보된 상태에서도 저장된 에너지를 활용할 수 있는 매우 혁신적인 기술이다. 하지만 기존의 슈퍼커패시터 전극 소재인 금속산화물은 재료 고유의 색상 때문에, 정전용량을 높이기 위해서 재료를 많이 사용할 경우 투명도가 떨어지는 소위 투명도-정전용량 트레이드-오프 문제 때문에 고효율의 투명 소자 구현이 어렵다는 문제가 있었다.

이에 국민대학교 연구팀은 높은 전기전도성을 가진 투명한 산화주석 나노입자를 기존 전극 재료와 함께 증착함으로써, 효과적인 전하 전달을 이용한 정전용량 향상과 투명도 향상을 동시에 달성할 수 있음을 밝혀냈다. 이렇게 투명도-정전용량 사이의 트레이트-오프 한계를 극복하고 만들어진 고성능 투명 슈퍼커패시터는 실제로 다양한 전자장치 구동 및 건물 일체형 에너지 저장 창문 구현에 적용되었다.  

연구책임자인 임상규 교수는 "이번 연구를 통해 기존 투명 에너지저장 장치 기술의 한계 극복을 위한 중요한 실마리를 찾았다"며 "이 연구 결과가 건물일체형 에너지저장 창문 등 혁신적인 차세대 에너지저장 시스템을 구현하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 전망하고 있다.

이번 연구결과는 재료과학 및 나노화학 분야의 권위 있는 학술지인 'Small (IF=15.153, JCR 상위 6.52%)'에 2023년 5월 18일자로 게재되었으며, 논문의 공동 제1저자로는 류일환 박사와 최근표 박사과정생이 참여하였다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 지원으로 이루어졌다.