포스텍 최창혁 교수팀은 KAIST 김형준 교수 연구팀, UNIST 신승재 교수와 공동으로, 전기 이중층에서 전해질 농도 변화에 따라 전기용량 곡선이 ‘낙타형’에서 ‘종형’으로 바뀌는 현상의 원인을 세계 최초로 규명했다. 해당 연구 결과는 국제학술지 Nature Communications에 게재됐다.

 연구팀은 원자 수준 전기화학 시뮬레이션과 실시간 적외선 분광 실험을 결합해 전기 이중층에서 발생하는 상전이를 분석했다. 그 결과, 전위 변화에 따라 음극에서는 물 분자의 재배열이, 양극에서는 음이온의 응축 구조 형성이 각각 일어나며, 이 두 상전이가 독립적으로 작용할 때 전기용량 곡선에 두 개의 봉우리가 형성된다는 사실을 확인했다. 또한 전해질 농도가 증가하면 두 상전이가 결합해 하나의 봉우리로 통합되며 곡선 형태가 변화하는 메커니즘을 밝혔다.

 이번 연구는 100년간 원인이 밝혀지지 않았던 전기화학 현상을 규명했다는 점에서 의미가 크다. 최창혁 교수 공동연구팀은 전기 이중층의 상전이를 정밀하게 제어할 경우 배터리 충전 속도 향상은 물론 수소 생산 효율 증대 등 다양한 에너지 기술 성능 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

[발췌: 동아일보]