초록 ▼

□ 연구개요
○ 슈퍼커패시터 전극재료 연구개발은 에너지 저장 및 활용의 최적화를 위해 필수
○ 하이브리드 전극재료로서 이중나노구조를 가진 MXene 및 탄소 기반 합성 전극재료에 대한 연구 수요 증가로 해당 물질들의 최적화 실험 진행
○ 실제로 동작하는 실험실 규모의 데모버전 슈퍼커패시터를 만들어 그 성능을 관찰함으로서 상용화를 염두한 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
○ MXene 재료 제조 및 그 최적화
- 출판된 1편의 관련 논문과 현재 리뷰중인 다른 1편의 논문으로 정량적 목표 충족

□ 연구개요
○ 슈퍼커패시터 전극재료 연구개발은 에너지 저장 및 활용의 최적화를 위해 필수
○ 하이브리드 전극재료로서 이중나노구조를 가진 MXene 및 탄소 기반 합성 전극재료에 대한 연구 수요 증가로 해당 물질들의 최적화 실험 진행
○ 실제로 동작하는 실험실 규모의 데모버전 슈퍼커패시터를 만들어 그 성능을 관찰함으로서 상용화를 염두한 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
○ MXene 재료 제조 및 그 최적화
- 출판된 1편의 관련 논문과 현재 리뷰중인 다른 1편의 논문으로 정량적 목표 충족
- 다양한 전해질과 합성 방법 및 합성에 쓰이는 재료의 차이점에서 오는 재료의 특성 변화에 대한 전기화학적 특성 분석으로 정성적 목표 충족
- 특히 KOH 용액에서의 충-방전 cycling test 간 Ti₃C₂ MXene 전극재료의 정전용량이 증가하는 특이한 현상은 본 과제를 수행하며 최초로 보고되었음
○ 탄소 기반 전극재료의 제조 및 그 최적화
- 출판된 2편의 관련 논문으로 정량적 목표 충족
- 환경 친화적인 재료를 사용하며 간단한 방법으로 제작되면서도 다른 연구결과와 차별화된 약 3000m²의 매우 높은 표면적을 가지는 활성탄소를 제작하였으며, 이에 대한 다양한 특성분석이 이루어져 정성적 목표 충족
○ MXene 및 탄소기반 이중나노구조 합성물 전극재료에 대한 특성분석
- Bi₂S₃@Ti₃C₂ 합성물에 대한 전기화학적 특성분석 수행
- K, Li, Na가 intercalation 된 Ti₃C₂ 합성물에 대한 다양한 전해질에서의 전기화학적 특성분석 수행
- 최적화 되어 제조된 탄소재료와 MnO₂의 합성물에 대한 전기화학적 특성분석 수행
○ 슈퍼커패시터 데모셀 제작과 그 동작실험
- 연구된 전극재료를 사용하여 실제로 동작하는 슈퍼커패시터 제작
- 그 과정에서 다양한 방법론이 제시되었음

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 최근 다양한 분야에서 각광받는 MXene 재료와 탄소기반 재료를 하이브리드 슈퍼커패시터에 활용하기위한 최적화 과정, 그리고 그 합성물에 대한 연구를 종합적으로 담고 있는 본 연구는 후속 심화연구의 기 연구로서 활용될 가능성이 높다.
○ 탄소와 MXene 연구 결과는 모두 그 연구의 창의성과 우수성을 인정받아 JCR 기준 Q1 그룹의 SCI저널에 개제되었으며, 각 논문들은 해당 분야의 다른 논문들의 레퍼런스로서 활용될 것이다.
○ 재료화학실험실의 한계를 넘기 위해 모든 재료들은 실제로 동작하는 데모셀 형태로 제작되었고, 이 과정에서 기계를 사용하지 않는 실험실 단위에서 수행 가능한 다양한 데모셀 제작방식이 시도되었다. 이러한 연구 방식은 재료연구에서 그 상용화 및 실제 필드적용까지의 시간을 단축시킬 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 21