초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표
• 섬유소재에 규칙적인 3차원 다공성 나노구조체를 갖는 전극 소재를 개발
• 구조체 표면을 개질하여 기능성을 부여함으로써 고성능의 섬유형 에너지 저장 소자를 구현
• 개발된 섬유형태의 에너지 저장 소자를 연속공정을 통한 최적화 연구 진행하여 유연하고, 웨어러블한 전자장비에 연계하여 스마트 시대에 걸맞는 웨어러블 에너지원에 대한 원천 기술 개발
￭ 전체 내용
• 유연한 섬유 표면에 자가조립법을 통해 역오팔 (inverse opal) 구조의 규칙적인 3차원

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표
• 섬유소재에 규칙적인 3차원 다공성 나노구조체를 갖는 전극 소재를 개발
• 구조체 표면을 개질하여 기능성을 부여함으로써 고성능의 섬유형 에너지 저장 소자를 구현
• 개발된 섬유형태의 에너지 저장 소자를 연속공정을 통한 최적화 연구 진행하여 유연하고, 웨어러블한 전자장비에 연계하여 스마트 시대에 걸맞는 웨어러블 에너지원에 대한 원천 기술 개발
￭ 전체 내용
• 유연한 섬유 표면에 자가조립법을 통해 역오팔 (inverse opal) 구조의 규칙적인 3차원 나노구조체 제조
• 자가조립시 콜로이드 입자 크기를 조절함으로써 역오팔 구조의 기공크기를 정밀하게 제어하여 비표면적과 전기화학적 특성간의 상관관계를 이해
• 개발된 섬유형 탄소 나노 전극 소재의 에너지 소자 특히, 슈퍼캐패시터로 활용시 성능 향상을 위해 이종 물질로 전극 소재 표면 개질 및 기능화
• 섬유형 전극 소재의 구조적, 전기화학적 특성 분석을 통해 섬유형 슈퍼캐패시터 전극 소재로 활용을 위한 설계 및 전기화학적 진단 기술 확립
• 개발된 섬유형태의 에너지 저장 소자를 전자 장비와의 결부 가능성에 대해 확인하고, 향후 웨어러블 스마트 에너지 저장 소자로써의 국제적 경쟁력을 가진 기술 확보

□ 연구개발성과
본 연구에서는 탄소섬유 표면에 자가조립 방법을 통해 규칙적이며 높은 비표면적을 갖는 3차원 다공성 탄소소재를 도포하여 유연하며 고성능 특성을 갖는 섬유형 탄소전극 소재를 개발하였음. 더불어, 고체전해질과 함께 활용하여 웨어러블 에너지 저장소자로써 활용 가능한 섬유형 마이크로 슈퍼커패시터 소자에 관한 연구를 수행하였으며, 개발된 소자의 성능은 탄소섬유 및 다공성 구조를 갖는 않는 섬유형 전극/소자보다 우수한 결과임. 이 연구를 통해 상업적으로 복합재 소재로 많이 활용되고 있는 탄소섬유를 에너지 저장 분야로 활용할 수 있는 가능성을 봤다는 점에서 유사 연구 분야로 활용 가능하리라 사료됨. 본 연구과제의 연구결과를 바탕으로 국내/국제저명 저널 6편, 국내특허출원 1건, 국외특허출원 1건의 성과를 달성하였음.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
• 스마트 혁명시대에 웨어러블 에너지 저장 소자 시장에 대응하기 위해서는 정밀 제어된 3차원 다공성 나노 구조를 갖는 섬유형태의 에너지 저장소재 개발이 중요한 시점임.
• 섬유형태의 기능성 3차원 다공성 나노 구조체 제조기술의 선확보 및 특허 출원/등록을 통한 원천기술 확보는 차세대 국가 성장 동력 확보에 크게 기여할 것임. 또한 본 과제의 성공적 수행 시, 세계 최고 수준의 SCI급 저널 연구 결과 게재 가능 및 이를 통한 국가 과학 기술 위상 제고에 기여할 것임.
• 특히, 본 과제를 통해 확보될 섬유형태의 웨어러블 에너지 저장 소재 개발 기술은 추후 에너지 산업 뿐만 아니라 환경, 전자, 국방, 우주산업과 같은 고부가가치 산업 등으로 확대 적용 가능하며 관련 기술/개발이 가속화 될 것이라 사료됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 12
• 1) 연구수행 결과 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 19