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'차세대배터리'통합검색 결과 입니다. (4건)

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"소형모듈원자로·핵융합, 안전조치 개선 필요"

소형 모듈 원자로(SMR)와 핵융합 에너지 등은 안전 조치를 개선할 필요가 있다는 제안이 제기됐다. 한국과학기술한림원(원장 정진호)과 독일레오폴디나한림원(원장 베티나 로켄바흐)이 양국 에너지 분야 최고 석학들의 논의를 집약한 공동 정책 제안서 '한국과 독일의 에너지 전환(Navigating the Energy Transition in Korea and Germany)'을 발간했다. 이 제안에 따르면 "미래에너지인 소형 모듈 원자로(SMR)와 핵융합 에너지 등은 잠재력 있는 미래 청정 에너지원이긴 하지만, 기술적·상업적·사회적인 과제를 안고 있다"며 "특히, 플라즈마 및 원자로 설계 향상, 전력망 통합 및 저장 방안 강화, 안전 조치 개선 등이 필요하다"고 지적했다. 이 제안서는 태양전지 분야 세계적 석학인 박남규 성균관대학교 교수와 공정시스템공학 분야 저명한 학자인 볼프강 마르쿼트 헬름홀츠 율리히연구소 전 의장 등 양국의 에너지 전환 전문가 22인이 공동 집필했다. 지난해 온라인으로 진행된 분야별 워크숍과 2025년 1월 서울에서 열린 '제8회 한국·독일한림원 공동심포지엄'에서 논의된 결과를 담았다. 제안서는 양국 협력 증진과 지속 가능하며 회복력 있는 에너지 미래 달성을 목표로, 태양광 기술, 수소 기술, 차세대 배터리, 전력망 관리, 미래에너지 등 5개 핵심 분야의 현황, 직면 과제, 공동 연구 우선순위 및 정책 권고사항을 담고 있다. 이 제안서에따르면 태양광 기술은 발전 비용이 가장 낮고 대규모 도입 가능성이 높은 기술이나 결정질 실리콘 태양전지의 효율성 한계, 높은 연구개발 비용, 환경적 영향 등의 도전 과제를 안고 있다고 지적했다. 이를 해결하기 위한 방안으로 차세대 태양광 발전 기술 혁신 및 폐쇄루프 전략 등을 권고했다. 수소 기술은 산업 부문에서 중요한 대안으로 떠오르고 있으나, 국내 그린수소 생산력 한계로 인한 높은 수입 의존성, 비싸고 복잡한 인프라 등을 난제로 꼽았다. 느린 도입 속도를 극복하기 위해서는 수소 생산 효율성 강화 및 운반체 향상 전략 등의 필요성을 제기했다. 차세대 배터리는 배터리 원자재 공급망 제약, 안전 문제, 재생 에너지 저장의 계절적 변동성 등의 직면 과제에 대응하기 위해, 폐쇄루프 제조 시스템 도입 및 안전성 증대 방안이 있어야 한다고 언급했다. 또 전력망 관리는 재생 에너지의 통합과 안정성 개선을 위해서는 스마트그리드 기술이 필수적이다. 시스템 유연성 증대, 분산형 전원 활용, 전력망의 디지털화 등의 효율성 제고 방안 모색을 권고했다. 이외에 종합 권고사항으로 에너지 전환 분야의 △장기적(10~15년 단위) 자금 지원 주기 확립 △젊은 연구자들의 교류 활성화 △인재 양성 교육 강화 등을 꼽았다. 정진호 원장은 “이번에 처음 발표한 공동 제안서가 향후 양국의 R&D 협력과 에너지 전환 정책 수립 등에 기여하길 기대한다”고 밝혔다.

2025.03.24 09:00박희범

KETI·성균관대, 전고체 전지 충방전 속도·수명 개선 핵심기술 개발

한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 성균관대 김영준 교수 연구팀과 함께 전고체 전지의 충·방전 속도와 수명 개선을 위한 핵심 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 전고체 전지 전극은 일반적으로 활물질·고체 전해질·도전재를 혼합해 구성되지만, 고체 전해질 함량이 증가하면 이온 전도성은 높아지나 전자 이동이 저하하고, 도전재인 카본 블랙의 함량이 증가하면 전자 전도성은 향상되나 이온 이동이 제한돼 이온과 전자 전도성을 동시에 극대화하는 것이 주요 기술적 과제로 지적돼 왔다. KETI 차세대전지연구센터와 성균관대학교 나노과학기술원 김영준 교수 연구팀은 고체 전해질과 탄소나노섬유(CNF)를 함께 합성하는 방식을 개발함으로써 전고체 전지의 이온과 전자 전도성을 동시에 향상하고, 충·방전 속도와 수명이 개선됨을 확인했다. 연구진은 고체 전해질 합성 과정에서 CNF를 균일하게 분산시키는 기계적 밀링과 열처리 공정을 적용한 복합화 방식을 적용했다. 기술 개발을 주도한 김경수 박사(KETI 수석연구원)는 “이 기술은 기존 고체 전해질 합성 공정에 CNF를 추가하는 비교적 단순한 방식으로 구현돼 상업적 적용이 용이할 것으로 기대된다”며 “센터는 연구 결과를 바탕으로 전고체 전지 성능 극대화를 위한 요소 기술 개발에 집중할 계획”이라고 밝혔다. 황화물계 고체 전해질은 이온 전도도가 높지만 탄소와의 산화반응으로 충·방전을 반복 하면 성능이 저하하는 문제가 있었으나, 이번 기술을 적용하면 100회 충·방전 후에도 용량 유지율이 기존 대비 35% 향상되는 것으로 확인됐다. 송준호 KETI 차세대전지연구센터장은 “연구진은 차세대배터리 소재와 전극 기술부터 전지 제조 기술까지 폭넓은 연구를 진행하는 한편, 충청북도 오창에 리튬 이차전지 및 전고체 전지 평가·분석 시설 구축을 추진하고 있다”며 “KETI는 배터리 분야 국내 핵심 거점으로서 전고체 전지 상용화 연구에 주력하겠다”고 밝혔다. 한편, KETI의 연구 성과는 재료화학 분야 국제학술지인 '재료화학 A 저널(Journal of Materials Chemistry A, IF=10.7)' 최신호에 게재됐다. 연구는 국가과학기술연구회 글로벌 TOP 전략연구단 사업 지원을 받아 수행됐다.

2025.03.14 18:59주문정

삼성·SK·테슬라 등도 탐내는 '무음극배터리', 국내 연구진이 난제 해결

삼성이나 SK, 테슬라 등도 탐내는 차세대 '무음극배터리' 난제를 국내 연구진이 해결했다. 한국원자력연구원은 중성자과학부 연구진이 무음극배터리 가장 큰 어려움으로 꼽히는 이온이동 문제를 해결할 수 있는 맥신 복합체를 개발, 성능까지 입증했다고 27일 밝혔다. 무음극배터리는 음극이 없는 배터리다. 작고 가벼우면서도 에너지 저장 용량을 크게 개선할 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있다. 특히, 전기차(EV), 에너지저장장치(ESS) 등 높은 에너지 밀도와 경량화가 필요한 분야에서 주목한다. 그러나 무음극배터리는 음극이 없는 구조로 배터리 내부에 이온이 고르게 이동하지 않는 단점이 있다. 금속 이온이 바늘처럼 변하는 수지상돌기가 쉽게 형성되기 때문에 배터리의 수명과 안전성을 저하시킨다. 연구진은 이를 해결하기 위해 맥신 복합체를 개발, 적용했다. 맥신은 탄소와 티타늄으로 이루어진 매우 얇은 층으로 된 소재다. 금속처럼 전기를 잘 전달하면서도 유연해 무음극배터리의 성능을 높일 수 있다. 이상호 박사후연구원(논문 공동제1저자)은 "그러나 기존의 맥신 소재만으로는 이온의 흐름이 원활하지 않아 배터리 구동이 어려웠다"며 "이를 위해 맥신을 여러 층으로 쌓고 그 사이에 경제성과 전기전도성이 높은 초미세 은 입자를 삽입하는 방법으로 층과 층 사이에 미세한 통로를 만들었다"고 설명했다. 기존에는 2.4nm였던 이동 통로를 25nm로 10배 이상 늘리는데 성공한 것. 또 이온 흐름이 균일해져 수지상돌기에 의한 전지 손상이 줄어들고, 배터리 성능과 안전성이 크게 향상됐다. 원리는 생각보다 간단했다. 빨대로 음료를 마실 때 내부 압력을 낮춰 외부 공기압이 음료를 밀어 올리는 원리와 유사한 진공여과 방식을 활용했다. 중력의 도움을 받은 셈이다. 이상호 박사후연구원은 "중성자 소각산란 장치를 활용해 이온 이동 경로를 분석하고, 이온 흐름이 원활함도 확인했다"며 "전기전도도를 측정, 맥신 복합체를 삽입한 무음극배터리가 정상 작동함도 입증했다"고 부연 설명했다. 연구는 과학기술정보통신부의 학연협력플랫폼구축 시범사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 국제 학술지 '물리화학레터지'의 온라인판 표지 논문으로 최근 게재됐다. 장종대 선임연구원(논문 공동제1저자)은 "상품 개발 계획은 아직 없다"며 "기술이전부터 이루어져야 할 것"이라고 덧붙였다.

2025.02.27 12:29박희범

김제영 CTO "韓 배터리 역사=LG엔솔이 걸어온 길"

"LG에너지솔루션은 지난 30년 간 패스파인더(선구자)에서 퍼스트무버, 그리고 리딩 기업으로 성장해왔습니다. 이제는 글로벌 QCD(퀄리티·코스트·딜리버리)에서 1등이 되고자 합니다." 김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자(CTO)는 7일 '인터배터리 2024' 콘퍼런스에서 기조연설을 통해 배터리 기술력에 대한 남다른 자부심을 보였다. 김 CTO는 "지금까지 LG에너지솔루션이 걸어온 길이 한국 리튬이온전지(LiB)가 걸어온 길이라고 확신한다"라며 "리튬이온전지와 관련한 특허만 4만건 이상을 보유하고 있으며, 경쟁사 수치는 언급하지 못하지만 월등히 많다"고 말했다. 그는 LG에너지솔루션이 주력하는 파우치형 배터리가 다른 폼팩터 대비 경쟁력이 있다는 점도 강조했다. LG에너지솔루션은 파우치와 원통형 배터리를 생산하고 있다. 김 CTO는 "파우치형은 배터리 에너지 밀도를 높이기 위해 스태킹(쌓아올리는) 공정을 하는데, 자유로운 디자인 형태가 가능하니까 다음 세대 배터리 케미스트리(화학 구성) 수용하기에 굉장히 적합한 형태"라며 "배터리 충방전 시 발생하는 가스를 줄이는 데도 파우치가 유리하다"고 설명했다. 이어 그는 "차세대 배터리로 꼽히는 전고체 배터리에서 계면의 저항을 줄이기 위해 중요한 기술이 바로 '가압'이라며 "3가지 폼팩터 중에서는 파우치가 가장 균일하게 가압을 할 수 있다"고 부연했다. LG에너지솔루션이 현재 주력하는 것은 고전압 미드니켈 NCM에 대해서도 언급했다. 그는 "경쟁사 와인딩에 비해 경쟁력이 있다"며 "단일 면적에 많은 파우치셀을 쌓기에는 스태킹이 유리하며, 에너지 밀도를 올릴 수 있고 성능과 확장성 측면에서도 스태킹 파우치가 훨씬 더 유리하다"고 강조했다. LG에너지솔루션은 미드니켈 NCM관련 특허만 2천건을 넘게 보유 중이다. LG에너지솔루션은 차세대 배터리로 '리튬황배터리'과 '전고체배터리'를 꼽았다. 김 CTO는 "리튬황배터리는 2027년, 전고체배터리는 2030년 양산을 할 예정"이라고 밝히며 "전일 김동명 사장이 언급했듯이 전고체 배터리는 제대로 연구하고 개발하고자 하는 니즈가 있어 경쟁사보다 양산이 조금 더 늦다"고 말했다. 이어 "전고체 전해질의 핵심은 이종의 고체 간 리튬이온 전달을 어떻게 저항을 줄이면서 하는 것"이라며 "이와 관련해 연구하기 위해 미국과 유럽 등 국내외 다양한 연구기관과 협력하는 오픈이노베이션을 많이 활용하고 있다"고 덧붙였다. 그는 마지막으로 중국 경쟁업체들의 배터리 굴기를 이겨내고 성장하기 위해서는 국내 배터리 업계와의 협력도 중요하다고 운을 뗐다. 김 CTO는 "경쟁사들의 도전을 이겨내기 위해서는 배터리 3사뿐 아니라 소재 업체가 걸어가는 길이 이제 세계 배터리 인더스트리가 가는 길이 되도록 리딩해야 한다고 생각한다"고 말했다.

2024.03.07 14:10류은주

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