연구진이 개발한 새로운 금속유기구조체(NiTAA-MOF) 구조. 사진=IBS 제공
연구진이 개발한 새로운 금속유기구조체(NiTAA-MOF) 구조. 사진=IBS 제공
대용량 에너지 저장장치의 성능을 향상시킬 수 있는 신소재가 발견됐다.

기초과학연구원(IBS)은 다차원 탄소재료 연구단과 울산과학기술원(UNIST) 공동연구팀이 금속유기구조체(MOF)의 전기적 특성을 향상시켜 자성과 전도성을 동시에 지닌 신소재를 개발했다고 지난달 31일 밝혔다.

MOF는 금속과 탄소 물질이 결합해 이룬 다공성 소재로, 슈퍼커패시터(고출력 에너지 저장장치), 2차 전지 등 대용량 에너지 저장장치의 전극 소재로 주목받는다. 이를 전극으로 사용할 경우 넓은 표면적에서 산화·환원 반응이 활발히 일어나기 때문에 높은 에너지 저장능력 및 성능을 갖는 에너지 소자를 만들기 유리하다.

MOF 기반 에너지 소자를 상용화하기 위해서는 MOF의 전기적 성질에 이해가 필요하지만 아직까지 어떤 구조·화학적 변화가 전기 전도성에 영향을 미치는지에 대해서 밝혀진 바 없다.

연구진은 고리 형태의 새로운 MOF인 `니켈(Ⅱ)테트라[14]아자아눌렌-금속유기구조체(NiTAA-MOF)`를 설계했다. 설계된 NiTAA-MOF에 요오드 증기를 이용해 80도의 온도에서 열처리를 진행, 화학적으로 산화시킨 결과 300K(26.85℃)의 온도에서 0.01S/㎠(지멘스 퍼 제곱센티미터)의 전기전도도를 보였다. 이는 별도의 전도체를 첨가할 필요 없이 전극으로 사용하기에 충분히 높은 전기전도도다.

유정우 UNIST 신소재공학부 교수는 "산화에 의해서 2차원 금속유기구조체에 전기 전도성이 유도된다는 것을 보여준 것"이라고 설명했다.

연구결과는 `미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)`에 10월 14일자 온라인 속보로 실렸다.주재현 기자

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주재현
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