아이폰(휴대폰) 배터리 성능 상태, 5년 사용 93% 성능 유지 신기술 개발
< 아이폰(휴대폰) 등 휴대용 기기의 장점과 배터리 문제 >
현대 과학기술과 IT분야의 발달로 우리는 휴대폰이나 패드, 또는 노트북과 같은 휴대용 기기들을 통해 언제 어디서나 편리하게 인터넷을 검색하고, 영화를 보고 음악을 감상할 수 있으며, 또는 이제까지 집이나 학교 또는 사무실에서만 할 수 있었던 많은 일들을 할 수 있게 되었다.
그러나 이러한 휴대폰이나 패드, 또는 노트북과 같은 휴대용 기기를 사용할 때 아직도 가장 아쉬운 것은 배터리 용량과 수명이라고 할 수 있다.
그동안 기술의 발달로 배터리 성능이 많이 향상되었다고는 하지만 배터리 용량과 수명에 대해서 만큼은 아직까지 만족할만한 수준에 미치지 못하고 있다.
휴대폰의 경우 보통 새 제품을 구입해서 풀충전을 한다해도 겨우 하루 정도밖에는 사용하지 못하는 것이 사실이다. 그리고 그 수명도 길지 않아 불과 1~2년만 사용해도 배터리 수명은 현저히 떨어지게 된다.
아이폰의 경우 아이폰 배터리 성능 상태는 배터리 충전을 500회 반복하게 되면 성능이 80%로 줄어들게 된다고 한다. 다른 기술들에 비해서 배터리 분야는 크게 변하지 않은 것이 사실이다.
그래서 그동안 이러한 문제에 관한 연구를 여러 분야에서 계속해 왔다고 하는데, 최근 이러한 문제를 극복하기 위한 열쇠를 마국보다도 한국에서 먼저 찾아냈다고 한다. 과연 어떤 기술이고 어떠한 방법을 활용했는지 살펴보도록 하자.
< 아이폰(휴대폰) 배터리 성능 상태, 5년 사용 93% 성능 유지 신기술 개발 >
휴대폰 배터리는 리튬이온과 리튬 플리머를 주로 사용하고 있다. 안정적이고 효율도 뛰어나지만 문제는 수명이다. 이유는 2년을 전후로 수명이 크게 줄어들어서 처음과 같은 배터리 효율을 기대하기는 힘들기 때문이다.
그런데 최근 카이스트의 육종민 신소재공학과 교수 및 박재열 연구원팀에서 5년 이상 사용해도 초기성능의 93%까지 유지되는 배터리를 개발했다고 한다.
현재 가장 많이 사용되는 것이 리튬 이온 배터리인데, 그 대안으로 나트륨 배터리의 전극 소재로 황화구리를 제안하면서 그 원리까지 밝혔다고 한다.
나트륨 배터리는 지구에 이미 많은 원소인 나트륨을 활용하는 것으로, 보다 저렴한 가격으로 만들수 있다는 장점까지 더해준다. 그동안은 소재를 찾지 못해서 개발이 늦어졌지만, 충방전을 반복하더라도 안정적인 상태를 유지해주는 황화구리를 통해 저장성능이 줄어들지 않는다는 것을 발견하면서 개발에 진전이 된 것이라고 한다.
거기다 기존에 흑연을 사용한 배터리 대비 용량을 17% 더 늘릴 수도 있었다고 한다.
그리고 수명은 2천 번을 충전하더라도 93%까지 성능이 유지되어서 매일 1번씩 충전해도 5년 이상 처음과 비슷한 수준의 배터리 성능을 경험할 수 있다고 한다. 현재 배터리가 500회에서 1000회 정도 충전만으로도 80% 이하로 효율이 떨어지는 것과 비교하자면 비약적인 발전이 아닐 수 없다.
더구나 이 소식은 어드벤스트 사이언스 6월호에 발표되기도 했는데, 이에 더해 리튬이온 배터리의 진화 역시 울산 과학 기술원의 연구진들이 내구성과 안정성 문제를 해결하면서 기대가 되는 상황이라고 한다.
기존과 달리 물속에서도 격렬한 산화반응이 일어나지 않도록 안정성을 더할 뿐 아니라 용량을 5배까지 늘릴 수 있다고 하는데, 이상용 교수는 이에 대해 탄소나노뷰브의 나노 다발 구조에 리튬을 저장할 수 있다는 사실을 처음으로 규명한 연구라고 밝혔다.
이번 연구는 나노분야의 국제학술지인 나노레터스 온라인판에 게재되었을 뿐 아니라 표지 논문으로도 선정되면서 출판을 앞둔 상황이라고 한다.
이와 같이 배터리의 사용시간과 수명에 더해 용량까지 늘리면서도 가격은 오히려 낮춰주는 차세대 기술이 조만간 실용화하게 되면 휴대폰 뿐 아니라 많은 분야에서 획기적인 변화가 일어날 수 있을 것으로 기대가 된다.
앞으로 배터리 성능때문에 휴대폰을 바꾸거나 할 필요도 거의 없을 거 같고, 또 우리가 집에서 사용하는 건전지 등도 많이 필요가 없어질 거 같다. 그리고 이러한 배터리 성능 문제 해결로 특히 전기 자동차는 훨씬 더 업그레이드가 되지 않을까? 아마도 전기차 시대가 더 빨리 도래할 것으로 보인다.
