‘그래핀 슈퍼커패시터’는 기존 슈퍼커패시터의 활성탄 전극 대신 비표면적이 큰 그래핀 전극을 사용해 에너지밀도를 높인 차세대 에너지저장장치로 전력연구원은 비나텍(주), 한국과학기술연구원, 가천대학교와 공동으로 2016년부터 그래핀 슈퍼커패시터 핵심 요소기술과 실증용 모듈을 개발하고 있다.
‘그래핀 슈퍼커패시터’는 고속 충·방전이 가능하고 수명이 길어 현재 주파수조정용 ESS에 사용되고 있는 리튬이온전지(LiB)와 병행운전 시 ESS의 수명을 최대 1.5배까지 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
전력연구원이 개발한 ‘원통형 그래핀 슈퍼커패시터’는 3000F(패럿, farad)의 대용량이고, 기존 활성탄 슈퍼커패시터에 비해 최대 4.6배 이상의 에너지밀도를 가진다. 셀 기준 에너지밀도가 18.5Wh/kg으로 기존 활성탄 슈퍼커패시터(4~5Wh/kg)에 비해 대폭 향상됐으며, 출력밀도 1500W/kg 이상을 유지한다.
3000F의 원통형 셀은 ESS에 적용하기 위한 가장 기본이 되는 단위 셀로 현재 이 셀 18개를 직렬로 연결하면 48V의 ESS 단위 모듈을 구성할 수 있다. F는 전기용량의 단위로 1F는 1C의 전하를 주었을 때 전위가 1V가 되는 전기용량을 말한다.
전력연구원은 이번 3000F 원통형 셀을 활용해 ESS용 단위 모듈 시작품을 제작할 계획이며, 향후 2020년에는 1100V급 ESS를 제작하고 전력계통과 연계해 성능을 검증할 예정이다.
