| 초록 |
1. 서론 현대사회에서 내연기관 차량들은 환경오염의 주범이라고 생각되면서, 각 국가에서는 대기오염을 줄이기 위한 다양한 정책을 추진하고 있는데, 그중 대표적인 것이 바로 내연기관 자동차를 금지하는 것이다. 내연기관 자동차는 쉽게 말해 휘발유나 경유로 주행하는 자동차를 말한다. 원유를 정제하여 만든 석유제품은 연소할 때 환경오염을 일으키는 질소산화물, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 배출한다. 여러 오염원을 배출하지 않는 차량을 개발하기 위해 많은 다양한 배터리 전기자동차를 비롯하여 연료전지시스템을 이용한 차량 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 이 분야에서 앞서 있는 것들은 전량 전기로 구동되는 ‘전기자동차(electric vehicle; EV)’ 및 ‘플러그인 하이브리드 차량(plug-in hybrid vehicle; PHEV)’ 분야로, 여러 상용화된 차량들이 출시되고 있다.[1] 이 분야에서 가장 중요한 것은 배터리 기술로, 시스템 중량이 낮으면서도 용량이 높아 장거리 운행을 가능하게 하는 것도 하나의 중요한 목표이지만, 고속충전 기술 연구도 매우 중요하다. 이러한 점들이 해결되기 전에는 제한된 주행 범위 및 긴 충전 시간으로 인해 불안감을 운전자가 항상 가지고 있고 해소하지 못한다면 전기자동차의 상용화는 어려움을 겪을 수밖에 없다. 이러한 목표를 달성하려면, 배터리 기술에 있어서 여러 수준에 걸친 연구개발이 필요하다. 오늘날 고에너지 저장시스템으로 대중화되어 이용되고 있는 리튬이온전지는 액체 전해질에 흑연 양극과 전이금속 산화물 음극이 적용되어 있지만, 현재 시스템과 물질들을 그대로 이용하여서는 쉽게 고속충전을 실현하기 어렵다. 본 보고서를 통해 배터리 소재 관련 분야에서 고속충전을 위한 향후 연구 방향에 대해 살펴보고자 한다. 주로 전해질과 관련된 물질이동, 전극 구조를 기반으로 한 전하이동, 고속충전 시 발생하게 되는 열관리 관점으로 나누어서 살펴보고자 한다. 또한 고속충전 시 생길 수 있는 문제점과 재료 퇴화 메커니즘에 대한 근본적인 현상에 대해 이해하기 위해 개발되고 있는 최신 분석법과 기술들에 대해서도 간단히 살펴보고자 한다. 이를 통해 고속충전이 가능한 배터리 기술 및 디자인에 대한 합리적인 정보를 제공하고자 한다. 그림 1. 배터리 기반의 전기자동차 모식도 (출처: The U.S. Department of Energy (DOE) 자료 발췌) ** 원문은 파일 다운받기를 해주세요 :-) |
