유비쿼터스

배터리에 대한 궁금점Q&Aㅣ초연결시대의 심장 : 배터리ㅣ이상영(연세대학교)[토요과학강연#18-4부]

이차전지의 사용 범위는 이제 스마트폰과 노트북이라는 개인용 전자기기의 영역을 넘어 전기차와 대규모 에너지 저장 장치(ESS) 시장으로 급격히 확대되고 있습니다. 앞으로의 사회는 단순한 기기 연결을 넘어 에너지 자체가 네트워크의 중심이 되는 환경으로 변화할 것입니다. 이러한 변화 속에서 배터리는 단순한 소모품을 넘어 에너지 패러다임을 바꾸는 핵심 동력으로 자리 잡고 있으며, 우리 삶의 모든 순간에 필요한 동력을 공급하는 필수적인 존재가 되어가고 있습니다. 현재 배터리 기술은 이미 상당한 수준에 도달해 있지만, 전기차의 주행 거리를 획기적으로 늘리고 안전성을 완벽하게 확보하기 위한 연구는 여전히 진행 중입니다. 특히 기존 액체 전해질의 한계를 극복하기 위해 전고체 전지 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이는 차세대 배터리 시장의 판도를 바꿀 중요한 열쇠가 될 것입니다. 또한 사용자 편의성을 극대화하기 위해 에너지 밀도를 지속적으로 개선하는 것은 현대 에너지 공학이 해결해야 할 가장 중요한 과제 중 하나입니다. 차세대 배터리 연구의 또 다른 축은 형태의 자유로움을 추구하는 웨어러블 및 플렉서블 배터리입니다. 옷처럼 입거나 몸에 부착할 수 있는 전자기기가 보편화되는 시대에 대비하여, 구부러지거나 휘어져도 성능이 유지되는 배터리 기술은 필수적입니다. 이러한 기술적 진보는 우리가 과거에는 상상하지 못했던 새로운 형태의 인터페이스 등장을 가능하게 할 것이며, 이는 정보통신 기술과 에너지 기술이 결합하여 만들어낼 혁신적인 미래의 모습이기도 합니다. 배터리 사용 시간을 획기적으로 늘리기 위한 독창적인 아이디어 중 하나는 바로 '빌트인 배터리' 개념입니다. 현재 대부분의 전자기기는 하나의 중앙 배터리가 내부의 수많은 부품에 전력을 공급하는 방식을 취하고 있습니다. 하지만 각각의 부품이 독립적으로 전력을 관리할 수 있는 구조를 만든다면 상황은 완전히 달라집니다. 이는 중앙 정부가 모든 지역을 관리하는 것이 아니라 각 지방이 자율적으로 운영되는 지방자치제와 유사한 원리로, 에너지 효율성을 극대화할 수 있는 방식입니다. 개별 부품마다 전용 배터리를 배치하는 분산형 전원 시스템이 실현된다면 메인 배터리에 가해지는 부하를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 이를 통해 하루면 소진되던 전자기기의 사용 시간을 이틀이나 사흘까지 연장하는 것이 가능해집니다. 이러한 혁신적인 접근법은 배터리 자체의 물리적 용량을 키우는 것만큼이나 중요한 기술적 진보이며, 전자기기 설계의 패러다임을 바꾸는 계기가 될 것입니다. 에너지를 지능적으로 분배하고 사용하는 시스템의 시대가 다가오고 있습니다. 이차전지 분야는 단일 전공이 아닌 다양한 학문이 어우러진 대표적인 융합 학문의 결정체입니다. 배터리를 연구하고 개발하기 위해서는 화학공학이나 신소재공학뿐만 아니라 전기전자, 화학, 물리학 등 이공계 전반의 지식이 유기적으로 결합되어야 합니다. 따라서 특정 학과가 모든 것을 전담하기보다는 각 분야의 전문가들이 협력하여 문제를 해결해 나가는 과정이 매우 중요합니다. 배터리 분야로 진로를 꿈꾸는 학생이라면 기초 과학 분야의 소양을 탄탄히 쌓는 것이 필수적입니다. 미래의 에너지 전문가가 되기 위해서는 학부 과정에서 기초 과목을 충실히 학습하며 전반적인 과학적 원리를 깊이 있게 이해하는 노력이 필요합니다. 이후 대학원에서 보다 전문적인 연구를 수행함으로써 이차전지의 세부적인 메커니즘을 파악하고 실질적인 기술 발전에 기여할 수 있는 역량을 갖추게 됩니다. 에너지 기술은 인류의 지속 가능한 미래를 결정짓는 핵심 분야인 만큼, 열정을 가진 젊은 연구자들의 도전이 계속된다면 더욱 혁신적인 에너지 사회를 구현할 수 있을 것입니다.