소위 말하는 "배터리 기술의 한계"로 인해 미래에는
"연료전지"가 각종 모바일기기나 자동차 동력원의 주종이 될것으로 예상을 했지만
잇다른 "수퍼배터리"의 출현으로 예측불허의 상황이 되고 말았다.
연료전지도 결국은 내연기관처럼 화석연료를 사용하게되는 한계가 있으며
또는 가장 청정한 에너지원이라는 수소를 사용하더라도 안전상의 문제와
고밀도 저장의 한계는 여전히 시원하게 해결하지 못하는 상황이고
수소생산에도 결국은 전기에너지와 사용된다는 문제때문에
"수퍼배터리"의 출현은 주목받을 수 밖에 없다.
역시 전기는 가장 생산성과 접근성이 좋은 에너지임에는 틀림이 없기 때문이다.
최근 개발되어 주목을 받고 있는 2종의 슈퍼배터리
미국의 EESU 와 일본의 SCiB 에 대하여 알아보자. ZEN ^^
[슈퍼배터리 ① : EESU (Electrical Energy Storage Units)]
티탄산바륨 전기 절연체로 세라믹 초고용량 축전기를 미국 텍사스의 한 기업이 자동차나 노트북에 사용되는 전기화학 베터리를 교체할 수 잇는 새로운 울트라 슈퍼 파워 시스템을 개발 했다고 발표했다. 에너지 저장 기술에 획기적인 변화를 몰고 올 것으로 기대되는 이 기업은 올해 전기자동차용으로 이 시스템을 출시할 계획이라고 밝혔다.
목표는 하이브리드-전기, 전기자동차, 노트북 컴퓨터 등 가능한 모든 애플리케이션에서 "전기화학 베터리를 대체"하는 것이다. 동사는 티탄산바륨 파우더에 기초한 이 시스템이 시중에 나와 있는 리튬이온 베터리보다 밀도,가격,충전시간,안전성 면에서 뛰어나다고 설명했다.
이 제품은 절반 가격에 납-산(lead-acid)베터리보다 10배나 우수한 성능을 발휘하고, 유해 물질이나 화학물질을 전혀 사용하지 않는다.
이 제품은 매우 다양하게 활용될 수 있다. 이 같은 기술 개발은 가전시장에 커다란 변화를 몰고와, 풍력과 태양열 같은 에너지 자원을 사용할 때 생길 수 있는 문제점들을 개선하고 전력의 효율성과 안전성을 높여줄 수 있을 것으로 기대된다.
하지만 차세대 리튬이온 베터리 제조업체들의 미래는 이 같은 기술로 인해 불투명해지게 되었다. 제너럴 모터스를 위해 플러그-인 하이브리드 스토리지 시스템을 개발중인 워터타운, 전기자동차 제조업체 피닉스 모토카스에 제품을 공급하는 리노가 여기 포함된다.
콘덴서와 같이 초고용량 축전기도 가까이 있는 두 개의 컨덕터나 플레이트 사이의 전기장에 에너지를 저장한다. 초고용량 축전기는 기존 전기화학 베터리에 비해 매우 우수하다. 리튬이온 베터리보다 파운드당 25배나 많은 에너지를 저장하며, 빠르게 전기를 방출하고 흡수 할 수 있기 때문에 전기로 작동하는 자동차의 베터리나 연료전지를 대신할 수 있다.
'전기 에너지 스토리지 유닛'이라 불리는 시스템은 지금까지의 한계를 뛰어 넘는 초고용량 축전기 기술로, 동사는 티탄산바륨 전기(절연체)로 세라믹 초고용량 축전기를 만들었다.
동사의 이 시스템은 킬로그램당 280와트시 급으로, 앞으로 군사용, 전기자동차를 비롯한 새로운 어플리케이션에 활용될 수 있을 것으로 보인다.
이이스토는 우선 자동화된 생산라인을 사용해 100파운드 미만 급 소형 전기자동차를 위한 15킬로와트시 에너지 - 스토리지 시스템을 생산할 것이라고 밝혔다. 동사는 이 자동차를 재충전하는데는 10분도 채 걸리지 않는다고 덧붙였으며 올해 토론토에 위치한 저속 전기자동차 제조업체 젠 모토(zenn Motor)에 이러한 종류의 제품을 판매할 계획이라고 발표했다.
EESU 를 사용하는 자동차가 500마일을 주행하는 데 필요한 전기는 9달러어치로, 연소식 엔진 자동차의 경우에는 (미국기준으로)60달러의 휘발유를 소모한다.
남아 있는 과제는 타탄산바륨 파우더의 순도와 안정성을 떨어뜨리지 않는 생산라인을 구축하는 것이다. 최근 이이스토는 첫 번째 파우더 자동화 생산라인이 타탄산바륨 파우더의 순도 99.9994%를 달성, 이러한 기준을 만족시키는데 성공했다고 발표했다.
▲ 출처; technologyreview
▽ EESU
▽ 전기자동차 zenn 에 장착된 EESU
▽ 2인승 소형 전기자동차 zenn
[슈퍼배터리 ② : SCiB (Super Charge ion Battery)]
10년 이상 사용 가능한 수퍼 충전지 나왔다
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| 일본 도시바가 공개한 새 이차전지 SCiB / 도시바 본사 제공 |
도시바 첫선…5분 이내 90%까지 초고속 충전도5000번 이상 재충전이 가능하고, 5분 이내에 90%까지 충전할 수 있는 초고성능 이차전지(충전지)가 내년 3월부터
도시바에서 양산된다. 하루에 한 번 정도 충전한다고 볼 때 10년 이상을 계속 사용할 수 있다는 의미다.
충전 속도가 매우 빨라지고, 충전 수명이 크게 늘어나면 디지털 휴대 기기의 혁명을 가져올 수 있다.
일본 도시바는 11일 현지 언론에 배포한
보도자료에서 "10년 이상 사용 가능한 이차전지 ‘SCiB(Super Charge ion Battery)’를 내년 3월부터 양산할 계획"이라고 공식 발표했다.
자료에 따르면 이번에 개발된 이차 전지는 3000회 재충전 시에도 성능 저하가 10% 정도에 불과하고, 심지어 5000회 이상 재충전을 하더라도 사용 가능하기 때문에 수명이 매우 길다는 장점이 있다.
일반 리튬이온 전지나 리튬 폴리머 전지는 수명이 매우 제한적이고, 사용 빈도(500~1000회)에 따라 성능이 급격하게 떨어지기 때문에 일정 기간 사용 후 교체가 불가피했다.
이 밖에도 이번에 적용됐다는 '5분 만에 90% 이상 초고속 충전' 기능은 도시바가 지난 2005년 처음 공개한 것이다. SCiB 이차전지는 시간당 4.2 암페어를 뿌릴 수 있는 셀 10개와 배터리 관리 시스템으로 구성된 SCiB 표준 모듈에 장착되어 있다.
이 표준 모듈에는 새로운 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)이 내장되어 있어, 50암페어로 충전하더라도 배터리 셀 폭주나 연소를 막아 준다. 그 동안 업계에서는 폭발 위험 때문에 짧은 시간 동안 과전류 충전이 불가능했다.
도시바는 일단 출시 초반에는 자동차 및 산업 분야서 활용할 계획을 세우고 있다. 도시바는 정확한 가격을 밝히지 않았지만 일반 사용자들이 휴대 기기 등에 사용하기 까지는 다소 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 도시바는 2015년에 1000억엔 대 시장으로 성장할 것으로 내다보고 있다.
- ▲ 도시바가 새로 출시한 이차전지 SCiB 성능 테스트 / 도시바 본사 제공
도시하루 와타나베(Toshiharu Watanabe) 도시바 기업 부문 CEO는 자료에서 "이것은 진정으로 혁신적인 배터리"라며 "SCiB의 뛰어난 성능은 산업 및 전자 기기 부문서 새로운 에너지 솔루션으로 자리잡을 것"이라고 자신했다.
조선일보 서명덕 기자 입력 : 2007.12.12