[앞으로 리튬전지의 에너지 밀도는 현재의 1.5배에서 2배까지 높아질 것으로 예상되는데, 이는 배터리가 더욱 소형화된다는 것을 의미합니다.]
[리튬이온 배터리 원가 절감 범위는 최대 10%에서 30% 사이입니다. 가격을 반으로 낮추는 것은 어렵습니다.]
스마트폰부터 전기 자동차까지, 배터리 기술은 점차 우리 삶의 모든 면에 스며들고 있습니다. 그렇다면 미래의 배터리는 어떤 방향으로 발전하고 사회에 어떤 변화를 가져올까요? 이러한 질문을 염두에 두고, First Financial 기자는 지난달 리튬 이온 배터리로 올해 노벨 화학상을 수상한 일본 과학자 요시노 아키라를 인터뷰했습니다.
요시노는 리튬 이온 배터리가 향후 10년 동안 배터리 산업을 주도할 것이라고 전망합니다. 인공지능이나 사물 인터넷과 같은 신기술의 발전은 리튬 이온 배터리의 응용 분야에 "생각할 수 없는" 변화를 가져올 것입니다.
상상할 수 없는 변화
요시노는 "휴대용"이라는 용어를 접하면서 사회에 새로운 배터리가 필요하다는 것을 깨달았습니다. 1983년, 세계 최초의 리튬 배터리가 일본에서 탄생했습니다. 요시노 아키라는 세계 최초의 충전식 리튬 이온 배터리 시제품을 개발했으며, 향후 스마트폰과 전기 자동차에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리 개발에 크게 기여할 것입니다.
지난달, 요시노 아키라는 제1금융 저널리스트와의 단독 인터뷰에서 노벨상 수상 소식을 접한 후 "아무런 감정도 없다"고 말했습니다. "나중에 진행된 인터뷰 때문에 너무 바빠서 기쁠 수가 없었습니다." 요시노 아키라는 말했습니다. "하지만 12월 수상일이 다가올수록 수상의 현실감이 더 강해지고 있습니다."
지난 30년 동안 노벨 화학상을 수상한 일본인이나 일본 학자는 27명이었지만, 그중 기업 연구자로서 상을 받은 사람은 요시노 아키라를 포함한 단 두 명뿐입니다. 아키라 요시노는 퍼스트 파이낸셜 저널리스트와의 인터뷰에서 "일본에서는 일반적으로 연구소나 대학 출신 연구자들이 상을 받는 반면, 산업계 출신 기업 연구자들이 상을 받은 경우는 드뭅니다."라고 말했습니다. 그는 업계의 기대에 대해서도 강조했습니다. 그는 기업 내에 노벨상 수준의 연구가 많지만, 일본 업계는 리더십과 효율성을 개선해야 한다고 생각합니다.
요시노 아키라는 인공지능과 사물 인터넷과 같은 신기술의 발전이 리튬 이온 배터리의 응용 전망에 "생각할 수 없는" 변화를 가져올 것이라고 믿습니다. 예를 들어, 소프트웨어의 발전은 배터리 설계 과정과 신소재 개발을 가속화할 것이며, 배터리 사용 방식에도 영향을 미쳐 배터리를 최적의 환경에서 사용할 수 있도록 할 것입니다.
요시노 아키라 역시 자신의 연구가 지구 기후 변화 문제 해결에 기여하는 바에 대해 매우 우려하고 있습니다. 그는 퍼스트 파이낸셜 저널리스트와의 인터뷰에서 두 가지 이유로 상을 받았다고 밝혔습니다. 첫째는 스마트 모바일 사회 발전에 기여하는 것이고, 둘째는 지구 환경 보호에 중요한 수단을 제공하는 것입니다. "환경 보호에 대한 기여는 앞으로 점점 더 분명해질 것입니다. 동시에 이는 훌륭한 사업 기회이기도 합니다." 요시노 아키라는 파이낸셜 기자에게 이렇게 말했습니다.
요시노 아키라 교수는 메이조 대학에서 교수로서 강의를 하면서 지구 온난화 대책으로 재생 에너지와 배터리 활용에 대한 대중의 높은 기대를 감안하여 환경 문제에 대한 생각을 포함한 자신의 정보를 전달할 것이라고 말했습니다.
배터리 산업을 지배할 사람은 누구일까
배터리 기술의 발전은 에너지 혁명을 일으켰습니다. 스마트폰부터 전기 자동차에 이르기까지 배터리 기술은 어디에나 존재하며 사람들의 삶의 모든 측면을 변화시키고 있습니다. 미래의 배터리가 더욱 강력해지고 가격이 낮아질지는 우리 모두에게 영향을 미칠 것입니다.
현재 업계는 배터리의 안전성을 향상시키고 에너지 밀도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 배터리 성능 향상은 재생 에너지 활용을 통해 기후 변화 대응에도 기여합니다.
요시노는 향후 10년 동안 리튬 이온 배터리가 배터리 산업을 여전히 지배할 것이라고 전망하지만, 신기술의 개발과 부상 또한 업계의 가치 평가와 전망을 지속적으로 강화할 것이라고 전망했습니다. 요시노 아키라는 First Business News와의 인터뷰에서 향후 리튬 배터리의 에너지 밀도가 현재보다 1.5배에서 2배까지 높아질 수 있으며, 이는 배터리가 더 작아질 것임을 의미한다고 말했습니다. 그는 "이렇게 하면 재료가 줄어들어 비용이 절감되지만, 재료 자체의 비용이 크게 감소하지는 않을 것"이라며, "리튬 이온 배터리의 비용 절감은 기껏해야 10%에서 30% 사이일 뿐이며, 가격을 절반으로 낮추는 것은 더 어렵다"고 덧붙였습니다.
앞으로 전자 기기 충전 속도가 더 빨라질까요? 이에 대해 아키라 요시노는 실험실에서 달성된 바에 따르면 휴대전화는 5~10분 안에 완충된다고 답했습니다. 하지만 급속 충전에는 강한 전압이 필요하기 때문에 배터리 수명에 영향을 미칩니다. 현실적으로 많은 경우, 특별히 빠르게 충전할 필요가 없을 수도 있습니다.
초기 납축전지부터 토요타 등 일본 기업의 주력 제품인 니켈수소전지, 그리고 2008년 테슬라 로스터에 사용된 리튬이온전지에 이르기까지, 전통적인 액체 리튬이온전지가 지난 10년간 전력 배터리 시장을 장악해 왔습니다. 앞으로 에너지 밀도 및 안전 요건과 기존 리튬이온전지 기술 간의 모순은 점점 더 두드러질 것입니다.
해외 기업의 실험과 전고체 전지 제품에 대해 요시노 아키라는 "전고체 전지는 미래 방향을 제시하는 분야이며, 아직 개선의 여지가 많다고 생각합니다. 곧 새로운 진전을 볼 수 있기를 기대합니다."라고 말했습니다.
그는 또한 고체 전지가 리튬 이온 전지와 기술적으로 유사하다고 말했습니다. "기술 발전으로 리튬 이온의 수영 속도는 마침내 현재 속도의 약 4배에 도달할 수 있습니다." 요시노 아키라가 퍼스트 비즈니스 뉴스 기자에게 말했습니다.
고체 전지는 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지입니다. 고체 전해질은 기존 리튬 이온 전지의 폭발 위험이 있는 유기 전해질을 대체하여 높은 에너지 밀도와 높은 안전성이라는 두 가지 주요 문제를 해결합니다. 고체 전해질은 동일한 에너지 밀도에서 사용됩니다. 전해질을 대체하는 전지는 더 높은 에너지 밀도를 가지면서도 더 높은 출력과 더 긴 사용 시간을 제공하며, 이는 차세대 리튬 전지의 발전 추세입니다.
하지만 전고체 전지는 비용 절감, 고체 전해질의 안전성 향상, 그리고 충방전 시 전극과 전해질 간의 접촉 유지 등의 과제에 직면해 있습니다. 현재 많은 글로벌 자동차 기업들이 전고체 전지 연구 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 예를 들어, 토요타는 전고체 전지를 개발 중이지만, 구체적인 개발 비용은 공개되지 않았습니다. 연구 기관들은 2030년까지 전고체 전지 수요가 500GWh에 육박할 것으로 전망합니다.
요시노 아키라와 노벨상을 공동 수상한 위팅엄 교수는 고체 전지가 스마트폰과 같은 소형 전자기기에 사용되는 최초의 배터리가 될 수 있다고 말했습니다. "대규모 시스템에 적용하는 데는 여전히 큰 문제들이 있기 때문입니다." 위팅엄 교수는 말했습니다.
게시 시간: 2019년 12월 16일