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2013년 6월 19일 수요일

3D 프린터로 만든 초미세 배터리



 현재 기술 발전 속도로 봤을 때 미래에는 마이크로 사이즈의 초미세 로봇이나 기기가 실제로 응용될 가능성이 매우 높을 것으로 생각됩니다. 하지만 이들에게도 동력은 필요합니다. 하버드 대학의 Wyss 연구소 (Wyss Institute at Harvard University ) 및 일리노이 대학 (University of Illinois at Urbana-Champaign ) 의 합동 연구팀은 새로운 방식의 3D 프린팅을 이용해서 초미세 배터리를 만드는데 성공했다고 Advanced Materials 온라인판에 보고했습니다.


 최근 초소형 로봇이나 생체 내장 기기들이 개발되면서 봉착한 문제는 배터리입니다. 충분한 작동시간을 보장하기 위해서는 더 큰 배터리가 필요한데 그러면 기기 자체가 커져서 소형화의 의미가 사라지게 됩니다. 이를 극복하기 위해서 다양한 방법들이 시도되고 있는데 그 중 하나는 얇은 필름형태의 배터리를 사용하는 것이지만 이는 충분한 에너지를 저장하기 힘들었습니다.


 하버드 대학과 일리노이 대학의 연구팀이 개발한 것은 3 D 프린팅 기법으로 필름이 아닌 3 차원적인 형태의 배터리로 그 굵기는 사람 머리카락에 불과할 만큼 줄어들 수 있습니다.



(새로운 3D 프린터로 만든 초미세 배터리. 옆의 스케일바가 200 ㎛   For the first time, a research team from the Wyss Institute at Harvard University and the University of Illinois at Urbana-Champaign demonstrated the ability to 3D-print a battery. This image shows the interlaced stack of electrodes that were printed layer by layer to create the working anode and cathode of a microbattery. (Credit: Ke Sun, Teng-Sing Wei, Jennifer Lewis, Shen J. Dillon)


 연구팀은 이 미세 배터리를 만들기 위해 특수한 잉크를 사용했는데 양극 (anode) 를 만들기 위해서는 리튬 금속 산화물 (lithium metal oxide compound ) 을 사용하고 음극 (cathode) 은 다른 나노 입자를 사용했다고 합니다. 이를 치약에서 튜브를 짜내듯이 조작해서 3 차원적인 구조를 지닌 미세 배터리를 만드는데 성공한 것입니다. 향후 이 3D 프린팅 기술을 이용하면 다양한 형태와 크기를 지닌 미세 배터리를 만들 수 있어 다양한 미세 로봇이나 디바이스 개발에 큰 도움을 줄 것으로 연구팀은 기대하고 있습니다. 


 3D 프린팅으로 배터리를 만드는 것도 신기하지만 이렇게 작은 미세 구조물을 만들 수 있다는 것도 흥미롭습니다. 이와 같은 기술이 실제 미래에 어떻게 적용될지는 아직 미지수 이지만 향후 미세 기기 및 로봇 제작에 도움이 될 것으로 기대됩니다. 


 참고 



   
Journal Reference: 
  1. Ke Sun, Teng-Sing Wei, Bok Yeop Ahn, Jung Yoon Seo, Shen J. Dillon, Jennifer A. Lewis. 3D Printing of Interdigitated Li-Ion Microbattery ArchitecturesAdvanced Materials, 2013; DOI: 10.1002/adma.201301036

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