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[2018-04-17, ESS용 대용량 그래핀 슈퍼커패시터 셀 개발]2018-04-18 10:14:59.0

 - 기존 슈퍼커패시터 대비 최대 4.6배 이상의 에너지저장밀도 달성
 - ESS용 대용량 원통형 그래핀 슈퍼커패시터 단위 셀 개발


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□ 한전 전력연구원(원장 배성환)은 주파수조정용 에너지저장장치(ESS)에 사용할 수 있는 대용량 원통형 그래핀 슈퍼커패시터 단위 셀 시작품 제작에 성공함.
 ○한전 전력연구원은 비나텍(주), 한국과학기술연구원, 가천대학교와 공동으로 2016년부터 그래핀 슈퍼커패시터 핵심 요소기술과 실증용 모듈을 개발하고 있음.
 ○ 그래핀 슈퍼커패시터는 기존 슈퍼커패시터의 활성탄 전극 대신 비표면적이 큰 그래핀 전극을 사용하여 에너지밀도를 높인 차세대 에너지 저장장치임.


※ 그래핀은 탄소원자들이 벌집모양으로 연결되어 있는 단층 구조의 재료로 2004년 영국 맨체스터 대학에서 흑연에서 떼어내는데 성공하였음. 비표면적이 2,630 m2/g으로 활성탄의 1500 m2/g에 비해 매우 크고 전기전도도와 기계적 강도 등도 크게 향상된 투명 재료임.
※ 슈퍼커패시터는 비표면적이 큰 활성탄 전극을 사용하여 축전 에너지양을 크게 증가시킨 축전지의 한 종류. 100 C (power/energy) 이상의 고속 충방전 가능, 반영구적인 수명, 낮은 임피던스 등의 우수한 특성이 있으나, 전력계통에서 에너지저장용으로 사용되기에는 상대적으로 낮은 에너지밀도를 가짐.


□ 전력연구원이 개발한 원통형 그래핀 슈퍼커패시터는 3000 F의 대용량이고, 기존 활성탄 슈퍼커패시터에 비해 최대 4.6배 이상의 에너지 밀도를 가짐.
 ○ 셀 기준 에너지밀도가 18.5 Wh/kg으로 기존 활성탄 슈퍼커패시터(4~5 Wh/kg)에 비해 대폭 향상되었으며, 출력 밀도 1500 W/kg 이상을 유지함.
 ○ 3000 F의 원통형 셀은 ESS에 적용하기 위한 가장 기본이 되는 단위 셀로, 현재 이 셀 18개를 직렬로 연결하면 48 V의 ESS 단위 모듈을 구성할 수 있음. 
 * F (패럿, farad) : 전기용량의 단위로서, 1F은 1C의 전하를 주었을 때 전위가 1V가 되는 전기용량을 말함.


□ 전력연구원은 본 3000 F 원통형 셀을 활용하여 ESS용 단위 모듈 시작품을 제작할 계획이며, 향후 2020년에는 1100 V급 ESS를 제작하고 전력계통과 연계하여 성능을 검증할 예정임.
 ○ 그래핀 슈퍼커패시터는 고속 충방전이 가능하고 수명이 길어 현재 주파수 조정용 ESS에 사용되고 있는 리튬이온전지(LiB)와 병행 운전 시 ESS의 수명을 최대 1.5배까지 향상시킬 수 있을 것으로 기대됨.


[주요보도 URL]

○ 전기신문 http://www.electimes.com/article.php?aid=1524015409156312002