울산과기원, 세계 최초 개발… 잉크젯 활용 1만번 이상 충전

스마트폰이나 태블릿PC 같은 스마트 기기 사용이 늘면서 사용자들은 배터리 용량 때문에 고민이 많다. 앞으로는 언제 어디서든 특수잉크를 넣은 잉크젯 프린터로 배터리를 편리하게 프린트해 사용할 수 있을 것으로 보인다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 이상영 교수팀은 흔히 사용하는 일반 잉크젯 프린터를 사용해 문서를 출력하는 것처럼 종이에 배터리를 인쇄하는 기술을 세계 최초로 확보했다고 28일 밝혔다. 이번에 개발한 기술은 배터리를 프린터로 인쇄해 쓸 수 있도록 함으로써 ‘입는 컴퓨터’로 불리는 웨어러블 컴퓨터는 물론 다양한 사물인터넷(IoT) 기기에 대폭 활용될 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 영국왕립화학회에서 발행하는 에너지 공학 분야 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’ 22일자 온라인판에 실렸으며 7월호 표지 논문으로 게재될 예정이다.

연구진은 잉크젯 카트리지에 잉크 대신 은나노입자와 탄소나노튜브를 넣어 음극과 양극, 전해질 같은 배터리의 구성 요소들로 인쇄할 수 있도록 했다. 또 프린팅하는 과정에서 잉크 분사노즐이 막히지 않도록 인쇄물질의 점도를 조절하는 데도 성공했다.

연구진은 종이에 프린트하는 과정에서 잉크가 번지거나 흩어지는 현상을 막기 위해 나노 크기의 셀룰로오스 소재를 활용했다. 전지 재료를 인쇄하기 전에 종이 표면에 셀룰로오스 소재를 먼저 뿌려 잉크가 번지는 현상을 막은 것이다.

연구진이 이번에 개발한 종이 전지는 1만번 이상 충전과 방전을 반복해도 용량이 줄어들지 않았고 열에 강한 셀룰로오스 소재를 입힘으로써 150도의 고온에서도 전지 특성이 변하지 않았다. 또 1000번 이상 구부리고 접어도 전지 성능이 일정했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr