그 동안 골칫덩어리였던 목재 폐기물로 친환경에너지저장소재로 활용할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

6일 미래창조과학부에 따르면 박호석 경희대학교 교수팀과 이현주 한국과학기술연구원 박사팀, 이상복 미국 메릴랜드대학교 교수팀이 이차전지 소재로 활용 가능한 새로운 바이오매스 응용기술을 개발했다.

이들은 목재 폐기물 바이오매스로부터 생체고분자인 리그닌을 추출한 후 그래핀과 하이브리드화해 재생이 가능한 에너지저장용 전극소재를 만드는데 성공했다. 현재 상용화된 활성탄 전극대비 높은 용량과 출력, 장기 내구성을 동시에 달성할 수 있는 기술로 평가받고 있다.

현재 유통되는 무기물을 기반으로 한 이차전지 소재는 고가인데다 재생이 어렵다는 경제·환경적인 문제점을 안고 있었던 반면 이번에 개발된 소재는 목재 폐기물로부터 저렴하고 재생이 가능한 유기물 기반 친환경 전극 소재.

특히 이들 연구팀은 폐기돼 버려지는 목질계 바이오매스 안에 존재하는 리그닌 나노결정을 2차원 나노신소재 그래핀과 하이브리드화 시켜 고용량과 빠른 충·방전, 장기 내구성을 가지는 재생 가능한 친환경 슈퍼커패시터용 전극소재를 개발했다.

리그닌-그래핀 전극은 생체시스템에서 발견할 수 있는 산화·환원 반응을 리그닌에서 구현함으로써 충전용량을 활성탄 전극(200F/g 이하)의 2배 이상인 432F/g까지 증가시켰다. 또 그래핀 본연의 우수한 전기적 특성, 넓은 표면적, 전기화학적 안정성을 이용해 높은 출력과 장기내구성을 동시에 달성했다.

박호석 경희대학교 교수는 “리그닌을 이용한 전극 활물질 개발로 바이오매스 분야에 새로운 응용 가능성을 제시했다”고 말했다.

한편 이번 연구결과는 에너지·환경 분야 국제학술지 켐서스켐(ChemSusChem) 4일자 온라인 판에 게재됐다.