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충전지 (3)
충전지라고 다 똑 같은 충전기가 아니다. 2차전지는 뭐가 있나?

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충전지라고 다 똑 같은 충전기가 아니다. 2차전지는 뭐가 있나?

 

이 글은 삼성 SDI 필진으로 작성한 글입니다. 약간 재미는 떨어질 수는 있지만 앞으로 미래를 예상할 수 있습니다. 도움이 되었으면 합니다.

 

우리 주변에는 정말 많은 충전기가 있습니다. (충전지를 2차 전지라고 한다고 이미 블로그를 통해 포스팅한적이 있습니다.) 2차 전지는 충전을 통해 여러 번 사용할 수 있습니다. 한번 쓰고 버리는 1차 전지 이른바 로케트, 에너자이저 등은 당장 구입할 때 더 저렴하게 살수 있겠지만 장기간 사용을 따져봤을 때는 2차 전지 구입이 현명할 수 있습니다.

 

더구나 2차 전지 하나 구입해서 끝까지 사용하는 동안 1차 전지를 구입해서 동일하게 쓴다고 했을 때 상대적으로 버려지는 1차 폐 전지는 환경을 오염시킬 수도 있습니다.

 

~ 그렇다면 우리 주변에 어떤 2차 전지들이 있는 것일까요?  

 

여기서 말하는 것은 카메라 충전지, 노트북 충전기, 휴대폰 충전기 등의 종류를 말하자는 것이 아니라 2차 전지도 어떤 원료를 사용하느냐에 따라 그 이름과 장단점이 크게 달라집니다. 그럼 한번 살펴보겠습니다.


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1.     납축전지

 

일명 자동차 배터리로 차량에 들어가는 대부분의 배터리가 이 납축전지 입니다. 다양한 크기와 용량을 조절할 수 있고 용량대비 저렴한 가격, 완전방전과 높은 온도만 피하면 2~4년 사용이 가능한 수명, 자기 방전률이 적다는 장점이 있지만 반면에 완전방전 시 재사용이 불가능하다는 점과 납의 공해문제, 에너지 밀도가 낮다는 등이 단점으로 꼽히고 있습니다.

 

차후 차량에는 납축전지가 아닌 리튬이온 전지 혹은 리튬 폴리머 전지가 들어갈 듯 합니다.


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2.     니켈 카드뮴 (Ni-Cd) 전지

 

대표적인 2차 전지의 하나로 요즘 엄친아 처럼 유행하는 줄임말로 니카드 전지라고도 합니다. 이름 그대로 니켈과 카드뮴을 주원료로 하는 전지로 저렴하고 저온에서도 성능이 유지된다는 장점이 있지만 반면 카드뮴이 환경 오염을 일으킬 수 있고 저장밀도가 낮으며, 자기 방전률이 높아 요즘에는 많이 사용하지 않는 전지입니다.


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3.     알카리 전지

 

이 알카리 전지는 알카라인 건전지와 헷갈릴 수 있습니다. 저도 글을 쓰기 위해 알카리 전지를 검색해 보니 알카리 전지를 무조건 1차 전지로 알고 있는 분들도 많더군요. 또는 알카리와 알카라인을 동일한 전지로 알고 있는 분들도 있습니다. 정확히 말하면 알카라인은 충전이 불가능한 1차 전지(물론 충전이 가능한 알카라인도 있습니니다.)이며 알카리 전지는 바로 충전이 가능한 2차 전지로 보고 있습니다.

 

수산화니켈을 주원료 하는 알카리 전지는 납축전지에 비해 충격에 강해 실생활 보다는 산업, 군사 용품으로 많이 사용된다고 합니다.


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4.     니켈 수소 (Ni-MH, Nikel-Metal Hydrid)

 

요즘 많이 쓰이는 2차 전지로 니켈 카드뮴 배터리 보다 에너지 저장 밀도가 높아 2배 이상의 용량을 가지고 있습니다. 또한 완전방전을 하지 않을 경우 최대 500회 정도 충전이 가능합니다. 단점은 충전 메커니즘이 복잡해 충전기가 비싸고 니켈 카드뮴보다 가격이 비쌉니다.


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5.     리튬이온 (Li-Ion)

 

요즘 각광받고 있는 2차 전지 입니다. 삼성 SDI가 리튬이온 전지의 선두를 다리고 있습니다.

 

요즘 나오는 거의 모든 노트북, 휴대폰, 스마트폰 등 모바일 제품에는 리튬이온 배터리가 내장되고 있습니다. /방전 횟수에 상관없이 최대 2~3년 동안 사용이 가능하며 소형 모바일 기기에 적당한 크기와 우수한 성능을 자랑합니다. 이는 완전방전 및 과충전 방지 회로가 있어 손상을 최소화 할 수 있습니다. 더구나 크기에 비해 높은 에너지 밀도를 가지고 있고 현재로써 최고의 2차 전지로 손꼽히고 있습니다.

 

물론 단점이 있습니다. 액체상태의 리튬이온은 충격이나 고온에 폭발할 위험이 있기 때문에 완전한 배터리라고 하기는 아직 미흡합니다.


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6.     리튬 폴리머 (Li-Ion Polymer)

 

리튬이온이 현재 그리고 가까운 미래의 2차 전지라면 리튬 폴리머는 리튬 이온을 이어나갈 차세대 배터리라고 할 수 있습니다.

 

앞서 설명한 리튬이온이 액체상태인 반면 리튬 폴리머는 젤 타입의 전해질을 사용하여 안정성이 높다고 할 수 있습니다. 이와 함께 아주 얇고 다양한 모양의 배터리를 만들 수 있으며 플렉시블(휘어진) 형태의 디자인으로도 만들 수 있어 완제품 자체의 디자인에 파격적인 변화를 이끌고 올 수 있습니다. 현재 0.5mm까지 얇은 제품이 개발되었습니다.

 

하지만 리튬이온 전지보다 용량이 작고 수명이 2년 이내로 짧다는 점 그리고 가격대가 1.5배 정도 비싸다는 단점이 있습니다.

 

세상에는 완벽한 것은 없네요.

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7.     수퍼 캐패시터(Supercapacitor)

 

기존 2차 전지에서 볼 수 있는 화학적 반응을 통한 충/방전이 아닌 활성탄에 붙는 전자의 물리적 흡/탈착 원리를 이용해 충/방전을 하는 2차 전지로 리튬이온 전지에 비해 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있지만 순간적인 고출력(리튬전지의 5)을 이끌어 낼 수 있습니다.

 

또한, /방전 횟수가 500, 5000번이 아닌 약 50만번에 이르며 순간적인 충/방전을 해도 열이나 변형 등의 부작용 없이 자기 성능을 그대로 유지합니다. 이미 도요타 프리우스에는 리튬이온 2차 전지와 함께 슈퍼 캐패시터가 장착되어 있습니다. , 시동을 걸거나 급 가속, 높은 경사 이동 시 고출력을 요구하라 때 슈퍼 캐패시터가 작동됩니다.

 

하지만 가격이 비싸며 용량대비 저장 전력량이 낮아 부피가 크다는 단점이 있습니다.

 

이미 수퍼 캐패시터는 빠른 발전을 이뤄나가고 있습니다. 일각에서는 리튬이온 전지를 대체할 만한 2차전지로 꼽고 있습니다.


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참 많네요.

 

2차 전지 시장이 올 하반기 그리고 그 이후부터 더욱 각광받을 것을 생각하면 국내 업체도 발 빠르게 움직여 2차 전지 시장을 선두자리를 차지했으면 하는 바램입니다. 이번에는 미국, 일본 등에 밀리지 않고 자기 기술력을 보유하여 에너지 선진국으로 우뚝 섰으면 합니다.



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2차 전지? 우리 생활 속 깊숙이 자리한 삼성 SDI 2차 전지

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이 글은 삼성 SDI 필진으로 작성한 글입니다.

디스플레이 사업을 성공시킨 DNA를 바탕으로 리튬이온 2차전지 사업에서도 세계 1위를 달성하자!’

지난 14일 삼성 SDI 창립 40주년 기념식에서 최치훈 사장이 또 다른 시작의 목표를 자신 있게 밝혔습니다. 디스플레이와 리튬이온 2차 전지는 전혀 다른 분야이긴 하지만 1970년 맨바닥에서 시작한 디스플레이 시장에 있어 2010년 이제는 그 어느 기업과 맞짱(?)을 떠도 꿀리지 않는 세계 1위 기업으로 성장했습니다.

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디스플레이 시장의 성장으로 쌓여온 노하우와 경험 그리고 과감한 투자와 경쟁력 등을 바탕으로 리튬이온 2차 전지시장 역시 세계 1위 기업으로의 성장과 하이브리드 자동차, 태양광 전지, 연료전지 그리고 신 사업으로의 사업 확대 등 다각도의 목표를 내세우고 있습니다.

위 글을 봤을 때 분명 미래를 위해 미리 준비한다는 내용으로 좋은 도전이자 목표임을 알 수 있습니다. 하지만 막상 나와 상관 있나?’ 하는 생각과 그저 스쳐 지나가는 IT, 주식(?) 관련 정보 중 하나일 뿐이라고만 생각합니다. 

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하지만 그렇지 않습니다. 2차 전지는 이미 우리 생활 속 깊숙이 자리매김 하고 있고 앞으로 삼성SDI 가 나아가고자 하는 이러한 목표는 무엇보다도 중요한 부분이자 우리의 생활을 책임져줄 소중한 산업이 될 것입니다. 실제로 제 집에 있는 모든 휴대용 배터리를 꺼내봤습니다.

기본적인 것이라도 알아야 하는 것이 좋다는 생각입니다. 그럼 2차 전지가 무엇이고 우리 생활 깊숙이 어디에 있는지를 한번 살펴볼까요? 어려운 용어는 제외하겠습니다. 필요 없으니까요. ^^

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2차 전지를 간단히 소개하면 바로 충전해서 여러 번 재사용할 수 있는 전지를 말합니다. 한번 다 사용한 2차 전지는 충전기라는 도구를 이용하여 전기 에너지를 넣어주어 다시 사용할 수 있는 전지가 됩니다. 이러한 2차 전지는 뭐가 있을까요? 자동차에 많이 쓰이는 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 그리고 소형 전자제품에 많이 사용되는 리튬이온 전지 등이 있습니다.

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그렇다면 이 2차 전지를 왜 성장 시키려고 할까요?

그 이유는 간단합니다. 여러 번 사용할 수 있다라는 점은 친환경이라는 현재 가장 이슈가 되는 녹색테마에 딱 어울리기 때문입니다. 한번 쓰고 버리는 1차 전지는 그대로 환경오염의 주범이 되어 버리지만 2차 전지는 오랜 시간 사용할 수 있습니다. 대용량 에너지 저장 기술과 반복해서 사용할 수 있는 2차 전지의 기술력은 화석에너지가 점차 고갈되어 가는 가까운 미래에 큰 도움이 될 수 있습니다.

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또한, 휴대폰, 스마트폰, 노트북, 넷북, 태블릿 PC, 카메라, MP3, PMP 등 개인용 디지털 기기 시장이 기하급수적으로 성장하면서 2차 전지에 대한 수요가 더더욱 늘어나게 되었습니다. 이뿐만이 아닙니다. 친환경, 고 에너지 효율 등 다양한 장점을 토대로 2~3년 이내 큰 시장으로 성장할 것으로 보이는 하이브리드 자동차 시장 역시 2차 전지를 꼭 필요로 하고 있습니다. 유가가 점차 상승하고 있는 상황에서 이를 대체할 수 있는 에너지로 2차 전지가 크게 각광받고 있다는 점입니다.

이미 2009년 모터쇼의 최대 이슈는 바로 하이브리드 또는 전기 자동차였던 것만 보더라도 2차전지 시장이 얼마나 중요하고 앞으로 크게 성장할 분야인 것을 확인할 수 있습니다.

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그리고 여기서 눈 여겨 봐야 할 것은 바로 리튬이온 전지 입니다.

리튬이온 전지는 그린 에너지 시장의 확대를 촉진시킬 수 있고 생산 비용 절감과 수명연장 측면 등에 있어 2차 전지 시장을 주도해 나갈 전지로 이미 표준으로 자리잡고 있습니다. 내 주머니에 있는 휴대폰, 스마트폰을 보면 리튬이온 배터리가 내장되어 있습니다. 사무실 책상에 놓여있는 노트북, 넷북 역시 리튬이온 전지를 담고 있습니다.

크게 이슈가 되는 삼성 갤럭시 S, 애플 아이폰, 아이패드에도 역시 리튬이온를 담고 있습니다. 내 여친, 내 가족의 모습과 추억을 담아주는 DSLR 역시 리튬이온 전지 입니다. 그리고 이제는 우리의 발이 되어주는 자동차에도 이 리튬이온 전지가 들어갔고 또 들어갈 준비를 하고 있습니다.

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멀리 떨어진 이야기가 아니라 우리 생활의 일부분이라고 말하는 것도 바로 이것입니다. 전지가 없으면 아무것도 할 수 없는 것이 요즘의 생활 모습입니다. 전화도 할 수 없고, 내 가족의 모습을 사진으로 동영상으로 담을 수도 없으며, 중요한 서류 작성할 수도 웹서핑을 할 수도 없습니다. , 가까운 미래 멀리 가기 위해서는 큰 돈을 내야 할지도 좀 오버하면 말을 타고 다녀야 할지도 모를 일입니다.

이 리튬이온 전지 시장에 삼성 SDI는 이미 상당한 노하우를 쌓아왔고 과감한 투자로 가까운 일본에 비해 원천기술에서는 부족한 모습을 보이지만 현재 2차 전지 시장의 선두에 서있으며 이에 만족하지 않고 더 앞선 미래 역시 발 빠르게 준비하고 있습니다.

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저도 배워가면서 이 글을 작성하고 있는 거지만 참 재미있습니다. 노트북, 스마트폰 배터리 사용시간에 민감해하고 배터리가 몇 개 들었는지 착탈식인지에 민감해 했으면서 적장 배터리 자체에 대해서는 참 무지했던 듯 합니다.

당장 이러한 지식을 가진다고 해서 득이 될 건 없다고 봅니다. 주식 하는 분들이라면 공략해볼 가치는 있겠죠? (이미 늦었을지도 모르지만요) 하지만 조금 더 미래를 내다 봤을 때 내 주변에 있는 2차 전지를 더 오래 사용하고 더 알뜰하게 사용하려는 모습을 미리 준비하고 익숙해지도록 하는 것도 좋지 않을까 합니다. ^^

2010/05/04 - [PCP 컬럼] - 삼성 SDI가 뭘 하는 기업인지 알고 계시나요?
2010/05/04 - [PCP 컬럼] - 삼성 SDI 그들이 만드는 2차 전지에 관심이 가는 이유는?


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값싸고 휘어지는 태양전지 개발. 모바일 기기에도?
태양열 전지라고 하면 고가에 비효율적인 에너지 생성 방식이란 인식이 많았습니다. 이는 그간 무기물로 만들어져 부피가 크고 구부릴 수도 없었으며 대량생산도 어려워 가격대가 높을 수 밖에 없었던 이유였습니다.

하지만 국내 연구진이 무기물이 아닌 유기물을 이용하여 만들기 쉽고 저렴한 플라스틱 태양전지를 개발하였다고 합니다. 가격은 기본 재료에 비해 약 20배 정도 저렴하며 태양전지 효율에 있어서 기존 제품의 경우 약 4%의 효율을 보여주는데 이보다 20% 정도 부족한 3.3%의 효율을 보여주고 있습니다.

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<사진 출처: 한국언론 뉴스허브 뉴시스통신사>

효율면에 있어서 다소 떨어지기는 하지만 가격대와 자유자재로 구부리거나 만들수 있다는 점에서 더욱 높게 평가되고 있습니다. 가장 기대가 되는 것은 저렴한 가격대라는 점과 무엇보다 다양한 모양으로 제작이 가능하기 때문에 모바일 기기에 내장되어 예비 전지로 괜찮은 대안이 되지 않을까 하는 기대감 입니다.

물론 효율적인 면이나 작은 사이즈의 모바일 기기에서 과연 얼마만큼의 쓸모가 있을지는 모르겠지만 실용화가 된다면 괜찮은 도움을 주지 않을까 하는 생각을 해봅니다.


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