안녕하세요, 수험피플 여러분! 대입멘토 한수진입니다.
도심항공모빌리티(UAM) 시대가 다가오면서, 이를 위한 고에너지 밀도의 전지 기술이 필수적으로 요구되고 있습니다. 그 중심에는 기존 리튬이온전지보다 8배 이상 높은 에너지 밀도를 지닌 ‘리튬황전지’가 있습니다. 리튬황전지는 양극에 황, 음극에 리튬금속을 사용하는 구조로, 같은 무게로 더 많은 전력을 저장할 수 있어 UAM뿐만 아니라 전기차, 우주선, 드론 등 다양한 분야에서 활용될 잠재력을 가지고 있습니다.
그러나 리튬황전지는 충·방전 과정에서 발생하는 ‘리튬폴리설파이드’로 인해 성능 저하와 수명 감소의 한계를 지니고 있습니다. 이를 극복하기 위해 탄소나노소재와 후막 전극 기술이 주목받고 있습니다.
탄소나노소재는 전기전도성이 뛰어난 나노스케일의 신소재로, 대표적으로 ‘그래핀’과 ‘탄소나노튜브’가 있습니다. 특히 단일벽 탄소나노튜브는 물성이 우수하고 전기전도성이 뛰어나 리튬폴리설파이드의 이동을 효과적으로 제어하는 데 기여할 수 있습니다. 한국전기연구원(KERI)은 이러한 기술을 개발하며 리튬황전지의 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
또한, 리튬황전지의 용량을 극대화하기 위해 ‘후막 전극(thick electrode)’ 기술이 도입되고 있습니다. 후막 전극은 전극을 두껍게 제작하여 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 설계된 구조로, 전지의 효율성을 극대화하는 데 중요한 요소입니다.
리튬황전지는 기술적 한계를 극복한다면 차세대 에너지 저장 기술로 자리 잡을 가능성이 큽니다. KERI 관계자는 리튬황전지가 높은 에너지 밀도와 지속 가능성을 바탕으로 재생 가능 에너지 저장 및 친환경 교통 수단 확산에 기여할 것이라고 밝혔습니다. 특히 장거리 전기차 개발과 전력망 에너지 저장용 배터리로 활용된다면 화석 연료 의존도를 낮추고 탄소 배출 저감에도 기여할 수 있습니다.
Q1: 리튬황전지가 기존 리튬이온전지를 대체하기 위해 극복해야 할 가장 중요한 기술적 과제는 무엇일까요?
Q2: UAM과 같은 미래형 교통수단이 대중화되기 위해 배터리 기술 외에 어떤 요소들이 함께 발전해야 할까요?
Q3: 한국이 글로벌 배터리 시장에서 경쟁력을 유지하기 위해 필요한 전략은 무엇이 있을까요?
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