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탄소섬유로 만든 구조적 배터리로 더 가벼운 휴대폰과 전기차 가능하다


 

 

스웨덴 샬메르스공과대학교(Chalmers University of Technology) 연구진이 동력원으로 사용될  아니라 구조적으로도 기능할  있는 배터리를 개발했고, 이는 관련 업계에  돌파구를 마련해  것이라고 밝혔다.

 

하중을 견딜  있는 배터리는 스웨덴 왕립공과대학교(KTH Royal Institute of Technology) 함께 개발 중이며 항공기와 자동차, 건물 등에 사용될  있다.

구조적 배터리(structural battery) 무질량 에너지 저장장치(massless energy storage)라고도 불리며, 배터리를 사물의 구조에 편입시킴으로써 배터리로 가는 자동차나 기타 전자 기기의 무게를 획기적으로 줄일  있다.

 결과, 상당한 효율성을 확보할  있게된다. 예를 들어, 가벼워진 전기차는 다른 조건들이 동일할 경우 주행에 필요한 에너지가 줄어든다.

 

현실에서 이를 시행할  있으려면, 전력을 공급하면서도 구조적으로 통합될  있는 배터리가 필요하다. 샬메르스공과대학교에 따르면, 이번 시제품은 에너지 저장능력과 강성, 강도에 있어 이전 모델들을 모두 능가한다.  

 

구조적 배터리를 만들려는 최초의 시도는 2007년도에 이뤄졌습니다만, 전기적이고 기계적인 특성이 두루 갖춘 우수한 배터리를 제조하는 일은 어려웠습니다




그러나 이제는 샬메르스 연구진과 스톡홀름의 스웨덴왕립공과대학교의 공동 연구에서 실질적인 진전을 이뤘고 전기에너지 저장능력, 강성  강도 면에서 이전에 보아왔던 것들을 훨씬 능가하는 성질을 가진 구조적 배터리를 선보이게 되었습니다라고 대학 측은 설명했다.

 

살메르스대학에 따르면,  같은 획기적 진전은 탄소섬유를 배터리의 음극으로 사용함으로써 가능해졌다. 탄소 섬유가 음극으로 작용하면서 전기에너지를 만드는 리튬이온을 저장하고 방출하는 역할을 한다. 이온은 음극에서 양극으로 흐르는데, 이번에 개발된 배터리 모델에서는 리튬인산철로 코팅된 알루미늄 호일로 양극이 구성되고,  전극들은 이온의 이동을 돕는 전해질판 내에서 유리섬유로 분리된다.

 



탄소섬유가 선택된 것은 화학에너지의 저장과 전도체의 역할을 동시에 수행할  있기 때문이다. 이에 따라 다른 물질을 사용할 필요가 없어지고 배터리의 전체 무게를 줄일  있게된다. 뛰어난 강도도  장점이다.  

 

기존의 리튬이온 배터리의 에너지 밀도가 60-90wh/kg 수준인 것과 비교해, 이번에 개발된 배터리의 에너지 밀도는 24wh/kg이다. 인장강도는 25GPa, 알루미늄이 75GPa 수준인 것과 비교하면 흔히 사용되는 건축자재들과 경쟁할만 하다고 대학 측은 밝혔다.

 

배터리의 에너지 밀도와 인장강도를 각각 75wh/kg 75GPa까지 끌어올리기 위한 연구가 현재 스웨덴항공우주국(Swedish National Space Agency) 재정지원 하에 진행 중에 있다. 알루미늄 호일로 구성된 양극을 탄소섬유로 교체하고 분리체를 정리함으로써 목표에 도달할  있을 것으로 기대된다.

 

소비자기술을 목표로  경우, 앞으로   내에 스마트폰이나 노트북, 전기 자전거의 무게를 지금의 절반으로 줄이고, 크기 또한 훨씬 작게 만드는 일이 가능하다고 봅니다. 장기적으로는 전기차와 전기비행기, 위성 등이 구조적 배터리로 설계되고 구동되는 일이 분명 가능합니다라고 레이프 아스프(Leif Asp) 샬메르스공과대학교 교수는 말했다.

 

 

 

원문기사: Swedish university develops structural battery using carbon fibre (dezeen.com) 

 

 


 

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