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배터리 성능은 왜 제자리일까?

조회수 2018. 5. 15. 15:37 수정
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삼성전자 갤럭시S9이

지난 3월16일 출시된 데 이어

LG전자의 G7

오는 18일 출시를 앞두고 있는데요.




최신형인 두 제품도

배터리 성능

크게 달라지지 않았습니다. 




노트북의 경우에도

최근 하루종일 사용할 수 있는 제품이

등장하긴 했지만

이는 내부구조 재설계와

배터리효율 향상 소프트웨어 덕분이지

근본적인 배터리 성능은 큰 변화가 없습니다. 




그간 IT산업이 빠르게 성장한 데 반해

배터리 성능은 20년째 제자리 걸음입니다.




배터리 성능은 1995년부터 2007년 사이 두배도 성장하지 못했으며 2007년부터 2015년 사이에는 30%도 향상되지 못했다.

-미국 IT전문매체 씨넷

배터리 성능이 

IT기술 발달 속도를 따라가지 못하는 이유는 

기본적인 배터리의 구성 성분 때문입니다.




배터리는 금속과 화학물질로 이뤄져 있는데요. 

화학물질을 더 많이 담아도 

배터리 성능이 폭발적으로 증가하지 않습니다.

물을 큰컵에 담아도, 작은컵에 담아도 

그 성질이 변하지 않는 것과 같은 이치죠.




배터리 성능이 획기적으로 늘어나기 위해서는 

제품에 사용되는 금속과 화학물질의 용량 증가가 아닌 

소재의 변화가 필요합니다.




초창기 납축전지, 니켈카드뮴을 거쳐 

리튬이온에 이르면서 

배터리 성능은 비약적으로 증가했습니다.




최근 배터리 성능이 큰 폭으로 향상되지 않는 원인은 

새로운 소재 개발이 이뤄지지 않았기 때문입니다.

현재도 대부분의 배터리 연구는 

리튬에 초점을 맞추고 있죠.

출처: 삼성SDI
미래 신소재 개발 각축전
커브드배터리

물론 학계와 몇몇 IT기업은 

배터리 성능 향상을 위해 

다양한 시도를 하고 있습니다.




메사추세츠공과대학(MIT)과 텍사스대학 연구팀은 

실리콘, 황, 나트륨 등의 소재를 활용한 

배터리 개발에 몰두하고 있고요.




스탠퍼드대학 연구팀은 순수한 리튬을 장착해

저장 용량을 크게 늘린 배터리를 

만들었다고 발표한 바 있습니다.




이런 시도는 국내에서도 이뤄지고 있습니다.

2015년 산림청 국립산림과학원과 울산과학기술원은

목재에서 얻은 나노셀룰로오스를 이용한

‘종이배터리’ 원천기술을

세계 최초로 확보했습니다.




종이배터리는 

표면에 식물세포막 성분인 셀룰로오스를 

코팅하는 것이 핵심기술입니다.




코팅의 두께에 따라 

충전속도와 충전 용량이 결정되죠.




립산림과학원과 울산과학기술원에 따르면 

이론상 최대 용량은 

기존 리튬이온전지의 3배에 달할 것으로 예상됩니다. 




나노셀룰로오스는 형태의 변형도 가능해 

롤업디스플레이, 웨어러블 전자기기 등 

미래기술에 적용될 가능성이 높습니다.

또 지난해는 삼성전자종합기술원과 서울대학교 연구팀이 ‘그래핀 볼’을 활용한 배터리 기술을 

한국과 미국에 특허 등록했습니다.




이 기술은 그래핀 볼을 

리튬이온전지의 양극보호막과 음극소재로 

사용하는 것이 원리입니다.




그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막으로 

물리·화학적 안정도가 높아 

배터리, 디스플레이 등 

신소재시장에서 각광받고 있습니다.




구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하며 

실리콘보다 140배 이상 빠르게 

전자를 이동시킬 수 있죠.


그래핀 볼 기술이 적용된 배터리는 기존 리튬이온배터리보다 충전용량은 45% 증가하고 충전속도는 5배 이상 빨라질 것이다.

-삼성전자

이런 기술이 하루빨리 상용화된다면

20년째 제자리인 배터리성능도

향상될 수 있을 것으로 기대됩니다!

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