자동차 차체 패널을 이용한 전력 공급

호주의 퀸즐랜드 공대(QUT: Queensland University of Technology) 연구팀이 개발한 나노 기술 분야의 혁신으로 자동차 차체 패널에 의하여 동력이 공급되는 자동차가 조만간 도로를 활보할지도 모른다.

연구자들은 전기 자동차의 전력을 극적으로 높일 수 있도록 보통의 배터리와 결합될 수 있는 경량의 슈퍼커패시터(supercapacitor)를 개발하였다.

이 발견은 퀸즐랜드 공대(QUT)의 과학 및 공학부 소속인 미래 환경 연구소(Institute for Future Environments)의 박사 후 과정 연구원인 진장 리우(Jinzhang Liu) 박사, 눈지오 모타(Nunzio Motta) 교수, 마르코 노타리안니(Marco Notarianni) 박사 연구원, 미국 휴스턴(Houston)에 위치한 라이스 대(Rice University)의 프란체스카 미리(Francesca Mirri) 박사 연구원, 마테오 파스쿠알리(Matteo Pasquali) 교수 등에 의하여 이루어졌다.

두 개 탄소 전극 사이에 위치한 전해질 층으로 구성된 슈퍼커패시터는 높은 전력 밀도를 가진 얇고 매우 강한 필름으로 만들어졌다. 자동차의 차체 패널, 지붕, 문, 보닛, 바닥 등에 내장될 수 있는 이 필름은 단지 몇 분 내에 전기 자동차의 배터리를 급속 충전하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있다.

이러한 연구 결과는 각각 전력 및 나노기술과 관련된 국제 학술지(명칭: Journal of Power Sources와 Nanotechnology)에 발표되었으며, 자동차 차제 패널에 의하여 부분적으로 전력이 공급되는 자동차가 5년 내에 실현될 가능성이 있다고 마르코 노타리안니 박사가 전했다.

"자동차는 가속을 위해서는 추가적인 에너지 분출을 필요로 하며, 이러한 이유로 슈퍼커패시터가 도입되었다. 슈퍼커패시터는 한정된 양의 충전을 가지고 있지만, 매우 빠르게 전달할 수 있어서 대용량 배터리에 대한 완벽한 보완물이 되고 있다"고 마르코 노타리안니 박사가 말했다."슈퍼커패시터는 짧은 시간에 높은 전력 출력을 제공하며, 이것은 표준의 전기 자동차용 배터리가 수 시간이 걸리는 것과 비교하여 자동차에 더 빠른 가속도와 단지 수 분 내에 충전하는 기능을 제공할 수 있음을 의미한다"고 마르코 노타리안니 박사가 덧붙였다.

현재 슈퍼커패시터의 에너지 밀도(energy density)는 표준적인 리튬 이온 배터리보다 더 낮지만, 짧은 시간에 전력을 방출할 수 있는 능력인 전력 밀도(power density)가 더 높으며, 이는 통상의 배터리보다 훨씬 나은 성능이라고 진장 리우 박사가 설명하였다."슈퍼커패시터는 현재 전기 자동차로 동력을 공급하는 표준적인 리튬-이온 배터리와 결합되고 있으며, 무게를 상당히 감소시키고, 성능을 증가시키고 있다"고 진장 리우 박사가 말했다."미래에 슈퍼커패시터는 최대 10배 더 빠르게 에너지를 방출할 수 있는 능력을 유지하면서 리튬-이온 배터리보다 더 많은 에너지를 저장하도록 개발될 것으로 기대되고 있으며, 이는 자동차가 전적으로 차체 패널에 내장된 슈퍼커패시터로 동력이 공급될 수 있음을 의미한다"고 진장 리우 박사가 덧붙였다.

한 번의 완전한 충전으로 전기 자동차는 최대 500킬로미터까지 달릴 수 있을 것이며, 이는 휘발유 자동차가 가지는 한 번의 주유로 갈 수 있는 주행거리와 비슷하며, 전기 자동차의 현재 최대 주행거리보다 2배 이상이 되는 것이라고 진장 리우 박사가 강조하였다.

또한, 이 기술은 잠재적으로 다른 배터리 동력 장치에 사용되어 신속한 충전을 제공하는 데에 사용될 수 있다고 진장 리우 박사가 전했다. 예를 들어 스마트폰의 뒷면에 이 필름을 부착하여 매우 신속하게 충전할 수 있다고 진장 리우 박사가 사례를 들었다.

이러한 발견은 재정적 요소 및 환경적 요소에 상당한 영향력을 가지고 있으며, 자동차 산업에 게임 체인저(game changer: 판을 뒤흔들어 시장의 흐름을 통째로 바꾸거나 어떤 일의 결과나 흐름 및 판도를 뒤집어 놓을 만한 결정적인 역할을 한 사건, 사람, 서비스, 제품 등을 의미함.)가 될 수도 있다."우리는 슈퍼커패시터를 만들기 위하여 저렴한 탄소 재료를 이용하고 있으며, 산업적 규모의 양산 가격은 낮아질 것"이라고 눈지오 모타 교수가 말했다.

"리튬-이온 배터리의 가격은 리튬 가격이 높은 상태로 남아있기 때문에 많이 떨어질 수가 없다. 반면에 이 기술은 금속에 의존하지 않으며, 다른 독성이 있는 재료도 사용하지 않는다. 그래서 환경 친화적으로 처리가 가능하다"고 눈지오 모타 교수가 덧붙였다.

이 연구의 연구자들은 배터리와 연관된 연구로 산업체와 협력하는 것을 목표로 하는 학제 간 연구진인 퀸즐랜드 공대(QUT) 배터리 관심 그룹(Battery Interest Group)의 일부이다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 자동차 차체 패널을 이용한 전력 공급