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MgO-템플레이트 나노세공 탄소의 기공구조 제어

전문가 제언: ○ MgO 템플레이트 방식을 활용한 세라믹 및 금속과의 다양한 탄소 복합물들이 개발되고 있으며 탄소 코팅된 세라믹을 활용하면 다양한 용도의 나노세공 탄소를 제조할 수 있다. 예를 들면 탄소로 코팅된 Sn은 리튬이온 충전 배터리의 양극으로, 탄소로 코팅된 금속 탄화물은 전기화학 커패시터의 전극으로 효과적으로 응용할 수 있다.

○ 특히 에너지 저장 디바이스인 전기 이중층 커패시터의 전극은 양극과 음극 모두 활성탄 등의 다공질로서 고 표면적을 갖는 소재를 이용한다. 최근에는 기존 활성탄을 대신하는 전극재료로 나노테크놀로지를 활용한 나노세공의 탄소소재가 이용됨으로써 높은 정전용량이 가능하게 되었다.

○ 나노세공 탄소, 즉 활성탄 제조의 기존 방법은 페놀 수지 및 목재와 같은 바이오매스 등의 열경화성 전구체를 사용하여 탄화공정 후 활성화 처리를 하는 것이 일반적이다. 또한 PVA 및 피치와 같은 열가소성 전구체를 사용한 경우는 전구체를 열경화성으로 변경하기 위한 안정화 공정이 탄화 공정에 앞서 필요하고 역시 활성화 공정도 포함된다.

○ 활성탄의 고 표면적의 요구에 효과적으로 대응하기 위해서는 단순한 탄소의 표면적 확대와 더불어 탄소기공 사이즈 분포에서 미세기공(micropores), 메조기공(mesopores) 및 거대기공(macropores) 등을 특정하게 제어할 필요가 있다. 본 논문에서는 최근 탄소재료 기술 분야에서 안정화 및 활성화 공정을 포함하지 않고 탄소 기공구조를 효과적으로 제어하는 최신의 MgO 템플레이트 방법이 소개되고 있다.

○ 국내의 활성탄 생산기업은 15개 업체 정도이고 해외 원료 생산지에 대해 확보한 기업은 사실상 없는 중소기업 수준이었으나 2010년 3월 GS 칼텍스에서 연산 300톤 규모의 탄소소재 공장을 경북 구미에 준공하여 전기이중층 커패시터용 탄소소재의 생산을 개시하였다. 국내 기업에서도 나노세공 탄소와 같은 고부가가치 소재의 국산화 및 연구개발이 앞으로 더욱 활성화 될 것으로 기대된다.

저자: T. Morishita et. al.,
자료유형: 학술정보