(주)케이워터크레프트

#28 미래의 태양전지

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는(주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 태양전지 개발의 현재에 관하여 알아보았는데요. 오늘은 미래의 태양전지 개발의 전망에 대하여 알아보겠습니다. 세계 태양광 시장의 연평균 성장률은 2015년까지 약 18%로 전망하고 있습니다. 우리나라의 경우, 신재생에너지 총 매출의 약 70%를 점유할 만큼 신재생에너지 분야의 핵심으로 자리매김 하고 있습니다. 오늘은 차세대 태양전지로 주목되는 양자점 태양전지, 나노와이어 태양전지, 페로브스카이트 태양전지에 대해서 알아보겠습니다. 1. 양자점 태양전지 기존의 태양전지의 광전 변환 방법은 흡수되는 광자의 에너지에는 무관하고 오직 흡수된 광자의 수에 비례하여 전자-정공쌍을 생성하였습니다. 그리하여 높은 에너지를 가지는 광자의 남는 에너지가 열로 손실되므로 매우 비효율적이였습니다. 이를 보완하기 위해 최근에는 양자점과 나노기술을 이용하여 기존의 광전 변환 메커니즘의 비효율성을 개선한 신개념의 MEG 태양전지에 대한 연구개발이 활발히 추진되고 있습니다. MEG는 높은 광에너지를 흡수하여 여기된 전자와 정공이 낮은 에너지 상태로 천이하면서 1개의 전자-정공쌍을 만드는데, 이때 낮은 에너지 상태로 천이되면서 발생된 에너지를 가전자대의 전자가 흡수하여 다시 전자-정공쌍을 만들어 2개 혹은 여러 개의 전자-정공쌍을 생성하는 원리입니다. 양자점 태양전지 메커니즘출처 : 실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망, 박철민 외 (2013) MEG 광전 변환 메커니즘을 이용한 태양전지는 기존 태양전지에 비해 빛 에너지를 보다 효율적으로 전기에너지로 전환할 수 있기 때문에 획기적인 효율의 향상을 기대할 수 있습니다. 2. 나노와이어 태양전지 표면적이 커서 광흡수율이 높고 효율적인 전하 분리 측면에서 장점을 가지는 실리콘 나노와이어를 이용한 태양전지가 유망한 구조로 부각되고 있습니다. 실리콘 나노와이어에 입사된 빛은 와이어 내부에서 여러차례 발생하는 반사로 인해, 빛이 이동하는 거리가 와이어 길이보다 길어져서 높은 광흡수를 가능하게 합니다. 이와 같이 빛의 이동경로를 높여주는 것이 나노 와이어의 주된 강점입니다. 최근에는 고효율의 태양전지를 위해 나노와이어 태양전지를 기반으로 적층형 구조에 대한 연구가 활발히 추진되고 있습니다. 실리콘 나노 와이어 태양전지 구조출처 : 실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망, 박철민 외 (2013) 3. 페로브스카이트 태양전지 신재생에너지 시대로의 전환을 위해 보다 저렴하고, 보다 효율적인 태양전지 기술이 필요해졌습니다. 그런 필요에 의해 최근, 페로브스카이트 태양전지가 주목받고 있습니다. 이는 딱딱한 실리콘 대신, 유연하고 얇은 페로브스카이트 구조를 활용한 태양전지인데,페로브스카이트 태양전지는 원가가 저렴하고, 고가의 장비들이 필요하지 않아 제조비용이 실리콘 태양전지의 절반 수준이라고 예상하고 있습니다. 전 세계 연구자들이 노력하고 있는 만큼 보다 저렴하고, 보다 효율적인 태양전지를 활용한 태양광 발전 시대가 오는 날이 곧 찾아올 것으로 보입니다. 페로브스카이트 개략도출처 : 신소재경제 참고문헌. blog.kepco.co.krenergy.or.krwww.hankookilbo.comhttp://www.amenews.kr/m/view.php?idx=36108[납없는 페로브스카이트 신소재 제시][실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망] 박철민 외 6명, 한국태양광발전학회 (2013) [네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar Photovoltaic Cell] (손에 잡히는 IT 시사용어, 2008.02.01.) 오늘은 태양전지 개발의 미래전망에 대해 알아보았습니다. 다음시 시간에는 태양전지가 실생활에 쓰이는 예시에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.11.30

#27 태양전지 개발의 현재

#27 태양전지 개발의 현재 안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 과거의 태양전지 개발에 관하여 알아보았는데요. 오늘은 현재의 태양전지 개발의 현황에 대하여 알아보겠습니다. 1. 태양전지의 장점과 단점 태양전지의 장점은 에너지원이 태양이라서 청정이며 무제한입니다. 그리고 태양이 보이는 곳이라면 어느곳에서라도 발전소 설치가 가능하기 때문에 필요한 장소에서 필요량 발전이 가능합니다.또한, 유지보수가 용이하며 무인화가 가능하다는 장점 등이 있습니다. 태양전지 판넬출처 : www.pinterest.co.kr 그러나, 태양전지의 생산량은 일사량에 의존하기 때문에 지역별로 차이가 발생합니다. 그리고 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하다는 단점이 있습니다. 캘리포니아에 취치한 대규모 태양발전소출처 : energy.or.kr 또한, 설치장소가 한정적이고, 시스템 비용이 비싼 편입니다.초기 투자비와 발전단가 역시 비싸다는 단점이 있습니다. 2. 태양전지의 현재 개발 현황 현재 태양전지는 효율이 약 15% 이상, 수명은 20년 이상으로, 실제로 태양광 모듈에 대한 문제는 거의 없는 편입니다. 그리고 효율이나 수명 보장을 10년, 20년 단위로 진행하면서, 기술개발에 안정화가 온 상태입니다. 선진국에서는 대규모 정부 지원에 따른 시장의 확대와 함께 기술개발이 한층 더 강화되어 최근 수년간 연평균 16.6%의 성장률로 지속적인 성장을 해왔습니다. 그 결과, 2015년 세계 태양광 발전 신규 설치량은 50 GW, 총 누적 설치량은 230 GW에 이르렀습니다. 앞으로도 성장 가능성이 유망한 분야라 할 수 있습니다. 건국대학교 - 프라운호퍼 차세대 태양전지 연구소출처 : www.pinterest.co.kr 참고문헌. energy.or.krko.wikipedia.orghttp://gei.re.kr/https://terms.naver.com[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar Photovoltaic Cell] (손에 잡히는 IT 시사용어, 2008.02.01.) 오늘은 태양전지 개발의 현재에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 태양전지 개발의 미래에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.11.16

#26 태양전지 개발의 과거

#26 태양전지 개발의 과거 안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 태양전지의 종류와 특성에 관하여 알아보았는데요. 오늘은 태양전지 개발의 과거에 대하여 알아보겠습니다. 1. 19세기 태양전지 1839년 E.Becquerel 이 빛에너지를 이용해 전자가 생겨 전류를 만들 수 있는 광전효과(Photovoltaic effect)를 최초로 발견합니다. 이것이 태양전지의 출발점이라고 볼 수 있습니다. 1870년 H.Hertz의 광전효과연구 이후, 효율 1~2%의 Se cell이 개발되어 사진기의 노출계에 사용합니다. 2. 20세기 태양전지 1940년대 초고순도 단결정실리콘을 제조할 수 있는 Czochralski process가 개발됩니다.1954년 Bell.Lab.에서 효율 4%의 실리콘 태양전지를 개발합니다. 1958년 미국의 Vanguard 위성에 최초로 태양전지를 탑재한 이후 모든 위성에 태양전지를 사용하게 됩니다. 파란색 유리창처럼 보이는 것들 하나하나가 모두 태양전지입니다. 1970년대 Oil shock 이후 태양전지의 연구개발 및 상업화에 수십억 달러가 투자되면서 태양전지의 상업화가 급진전됩니다. 참고문헌. ko.wikipedia.orghttp://gei.re.kr/https://terms.naver.com[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar Photovoltaic Cell] (손에 잡히는 IT 시사용어, 2008.02.01.) 오늘은 태양전지 개발의 과거에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 태양전지 개발의 현재에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.11.02

#25 태양전지의 특성과 종류

#25 태양전지의 특성과 종류 안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 태양전지의 정의에 관하여 알아보았는데요. 오늘은 태양전지의 특성과 종류에 대하여 알아보겠습니다. 1. 태양전지의 종류 (1) 실리콘 태양전지 실리콘 태양전지는 단결정과 다결정, 그리고 비정질의 형태로 구분되며 같은 물질이지만 결정형태에 따라 효율과 특성이 달라져 구분하여 그 특징을 정리하고 있습니다.효율은 좋지 않으나 가장 널리 쓰입니다. (2) 화합물 태양전지 화합물 태양전지는 실리콘 이외의 화합물을 재료로 만든 태양전지입니다. 실리콘에 비해 그 종류가 엄청나게 많고 같은 화합물을 사용할지라도 그 비율이나 일부 첨가되는 물질에 따라 공정에 따라 그 효율이 많이 다릅니다.2. 태양전지의 특성 (1) 실리콘 태양전지 단결정 실리콘 태양전지는 1개의 태양전지(cell)에서 그 내부의 결정 구조가 단 1개의 방향만을 가질 경우를 뜻합니다. 우리 눈에는 보이지 않지만 모든 물질은 결정 구조를 가지게 되는데 특히 실리콘의 경우 다이아몬드와 동일한 FCC의 구조를 가지게 됩니다. 다결정 실리콘 태양전지는 cell 안에 정렬된 분자들이 있지만 그 집단이 여러 개가 존재하는 것으로 단결정에 비하면 순도가 낮지만 저렴한 생산성을 가집니다. 실리콘 태양전지는 가격이 저렴하고, 전자쪽에서 많이 쓰기 때문에 소자제조기술이 발전되어 있으며 산화만 시키면 절연체를 만들 수 있어 제어가 쉽습니다. 게다가 다른 물질들보다 독성이 적다는 등의 장점이 있어 효율이 가장 좋습니다. (2) 화합물 태양전지 화합물 태양전지는 광 흡수율이 좋지 않아 두껍게 제작하여야 합니다. 이러한 이유 때문에 과거에는 제작 비용이 비쌌습니다. 실리콘 태양전지에 비해 가격경쟁력 측면에서 많이 불리하지만 밴드갭 조절을 통한 다중접합 제작 및 고효율화가 가능하고, 반투과성 태양전지 제작이 가능하며, 유연기판 적용이 가능하다는 등의 여러 가지 응용가치가 있어 개발을 위해 노력중입니다. 참고문헌. https://osnsg.tistory.com/https://terms.naver.com[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)https://news.samsungdisplay.com 오늘은 태양전지의 특성과 종류에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 태양전지 개발의 역사에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.10.12

#24 태양전지는 무엇일까요?

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 실생활 속에 활용되고 있는 다양한 배터리에 관하여 알아보았는데요.오늘은 태양전지에 대하여 알아보겠습니다. 1. 태양전지[Solar cell, Solar battery]란?태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜전기를 발생하는 장치입니다. 빛에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있다는 점에서 화력 발전소나 원자력 발전소에서 전기를 생산하는 방식보다 친환경 방식으로 알려져 있습니다. 태양전지는 에너지를 가지고 있는 빛이 재료의 표면에 비춰질 때 전압과 전류가 발생되는 광전효과(Photovoltaic effect)에 기초한 전자소자입니다. 태양전지 기본 작동원리출처. https://commons.wikimedia.org태양전지는 태양 열전지와 태양 광전지로 구분할 수 있습니다. 태양 열전지는 열을 이용해 터빈을 돌려 전기를 만드는 방식이며, 태양 광전지는 태양 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용해 전기를 생산하는 방식입니다. 최근 각광받는 분야가 바로 태양 광전지입니다. 인공위성이 연료 보급 없이 지구를 돌며 임무를 수행할 수 있는 것은 태양 빛을 이용해 에너지를 만드는 태양 광전지 덕분입니다. 태양전지의 동작 원리출처. https://terms.naver.com태양 광전지는 소형 계산기, 시계, 저울 등 생활용품에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 아인슈타인은 태양광을 전기로 만드는 광전효과를 규명하여, 노벨 물리학상을 수상하기도 했습니다. 광전효과를 규명한 아인슈타인출처. https://www.pinterest.co.kr 광전효과의 원리출처. https://news.samsungdisplay.com 참고문헌. https://terms.naver.com[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar Photovoltaic Cell] (손에 잡히는 IT 시사용어, 2008.02.01.)https://news.samsungdisplay.com 오늘은 태양전지의 정의에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 태양전지의 특성과 종류에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.09.28

#23 우리 생활 속 다양한 배터리

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 미래의 배터리 개발 전망에 관하여 알아보았는데요.오늘은 실생활 속에 활용되고 있는 다양한 배터리에 대하여 알아보겠습니다.1. 우리 생활 속 다양한 배터리 노트북 컴퓨터와 이동통신 단말기, 캠코더, 카메라 등의 휴대용 전자기기에서 대형기기에 이르기까지 다양한 응용 분야와 대량의 수요가 예상되는 2차 전지는앞으로 그 활용 분야의 범위가 더욱 넓어질 것으로 예상되는데요, 오늘은 이에 따른 다양한 실생활 속의 2차 전지 활용을 소개해드리겠습니다. (1) 소형 배터리 소형 배터리는 외관에 따라 원통형, 각형, 폴리머(파우치)형 배터리의 3가지로 나뉩니다. 소형 배터리 종류와 특징, 용도출처. https://www.heybrandonkim.com 원통형 배터리는 그 형태를 따서 원통형 배터리로 불리는데요. 고용량, 고에너지의 배터리입니다. 배터리의 출력을 크게 높일 수 있어, 전력이 많이 필요한 제품에는 주로 원통형 배터리가 들어갑니다. 예를 들어, 전동공구와 같이 순간적으로 큰 힘을 내야 하는 제품에는 고출력의 원통형 배터리를 사용합니다.원통형 배터리는 이 외에도 전기자동차, 전기자전거, 전기스쿠터, 로봇청소기 등에 이용됩니다. 즉, 순간적으로 큰 힘이 필요한 제품 및 분야에 많이 이용되고 있습니다. 원통형배터리를 주로 사용하는 전동공구출처. http://www.sdistory.net/lithium-ion-battery/최초의 리튬이온 배터리는 원통형 배터리였으나 점차 소형화되는 휴대폰 디자인엔 어울리지 않았습니다. 결국 더 얇게 만들 수 있는 각형 배터리가 등장합니다. 게다가 당시에는 배터리를 교환할 수 있는 휴대폰이 인기였는데 이를 효율적으로 구현할 수 있는 것이 바로 각형 배터리였습니다. 그래서 휴대폰 배터리는 각형 배터리라는 인식이 생겼습니다. 각형 배터리출처. http://www.sdistory.net/lithium-ion-battery/ 각형 배터리의 인기는 휴대폰에만 머무르지 않았습니다. 배터리 기술이 더욱 발전하면서슬림 노트북에도 채용이 되면서 인기를 누렸습니다. 하지만 스마트폰이 등장하면서 디자인 자유도가 높은 폴리머 배터리가 대세가 되면서 각형 배터리가 주춤하고 있는 상황입니다. 점점 더 얇고 가벼운 IT 기기가 인기가 많아지는 요즘, 폴리머 배터리의 활용 분야도 점점 넓어지고 있습니다.폴리머 배터리의 가장 큰 특징은 바로 전지를 둘러싸고 있는 외관이 얇다는 것입니다. 외관에 금속을 사용하는 원통형, 각형 배터리와 전혀 다른 점이기도 한데요. 연성(늘어지게 하는 성질)이 있는 파우치로 전지를 둘러싸기 때문에 얇으면서도 넓은 배터리를 만드는 것이 가능하죠. 모양을 자유자재로 만들 수 있을 뿐 아니라 고에너지 밀도의 특징을 가지고 있고, 원통형이나 각형 배터리에 비해 제조공정이 비교적 간단해 대량생산에 쉽다는 장점이 있습니다. 폴리머 배터리출처. http://www.sdistory.net/lithium-ion-battery/폴리머 배터리는 휴대폰, 태블릿PC, 노트북, 디지털카메라 등 소형 IT 기기에 주로 사용되고, 점차 활용 분야가 넓어져 전기자동차에도 탑재되는 것을 볼 수 있습니다. 또한, 블루투스 헤드폰, 스마트 워치, 스마트 밴드 등 웨어러블 기기 시장이 성장함에 따라 폴리머 배터리 시장 역시 꾸준히 성장할 것으로 예상됩니다. (2) 중대형 배터리 2차 전지의 활용범위는 휴대폰, 노트북 등 소형 IT기기 중심에서 전기차, ESS(에너지 저장장치) 등으로 확대되고 있습니다. 중형 배터리는 전기자동차에 활용되며, 대형 배터리는 ESS에 활용하고 있습니다. 전기자동차에서 배터리는 차량의 속도와 주행거리를 결정하는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.더 빠르고, 오래 달리기 위해 전기자동차용 중형 배터리는 고용량, 고출력의 배터리를 사용하고 있습니다. 요구하는 에너지가 많기 때문에 단일 셀로써 활용하기보다는 모듈과 팩 형태로 구성되어 활용되고 있습니다. 중대형 배터리출처. http://www.sdistory.net/samsung-sdi-battery-introduction/대형 배터리는 ESS(에너지 저장장치)용 배터리를 의미하는데요, ESS는 신재생에너지를 활용하여 전기에너지를 저장하거나 전력품질 향상, 전력이 불안정한 도서 및 농어촌 지역이나 캠핑 등의 상황에서저장했던 전기를 활용할 수 있는 장치입니다.이러한 ESS용 대형 배터리는 고출력, 안정성, 장수명의 특징을 필요로 합니다. 참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.orghttps://newsis.com/view.html?ar_id=NISX20190531_0000668351http://www.sdistory.nethttps://blog.lgchem.comhttps://web.archive.orghttp://www.sdistory.net/lithium-ion-battery/오늘은 실생활 속에 활용되고 있는 다양한 배터리에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 태양전지에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.09.22

#22 배터리 개발의 전망

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 현재의 배터리 개발 현황에 관하여 알아보았는데요.오늘은 미래의 배터리 개발 전망에 대하여 알아보겠습니다. 1. 배터리 개발의 전망 노트북 컴퓨터와 이동통신 단말기, 캠코더, 카메라 등의 휴대용 전자기기에서 대형기기에 이르기까지 다양한 응용분야와 대량의 수요가 예상되는 2차 전지는반도체, 디스플레이와 더불어 21세기 3대 부품산업으로 급성장하고 있습니다. 앞으로 2차 전지는 그 활용이 더욱 커질 것으로 예상되는데요, 자동차 배터리 시장이 성장하고, 전기자전거, 로봇청소기, 전동공구와 같은 Power application 제품에서도 리튬이온 배터리의 수요가 성장하고 있습니다. IT 부문에서도 사물인터넷(IoT) 기반 기술의 고도화에 따른 인공지능 기술이 상용화되고 스마트홈의 Hub device로서 스마트폰의 중요도도 더욱 증대될 것으로 전망됨에 따라 2차 전지의 활용도 늘어날 것입니다. (1) 소형 전자기기 소형 배터리 시장은 ‘코드리스(codeless)’ 시대와 맞물리면서 급성장하고 있습니다. 삼성 SDI와 글로벌 시장조사업체 B3에 따르면, 2018년 소형 배터리 시장은 80억 개 규모로 전년에 비해 약 18% 성장했습니다. 소형배터리시장현황출처. https://mobile.newsis.com소형 배터리는 2000년대 휴대폰 및 노트북의 폭발적인 성장세를 바탕으로, 2002년 9억 개에서 2008년 31억 개로 연평균 성장률 24%를 기록했습니다. 이후 매년 안정적인 성장세를 보여 오다가원통형 배터리 수요의 증가로 2017년부터 다시 주목받고 있습니다. 소형 배터리는 외관에 따라 원통형, 각형, 파우치형 배터리의 3가지 형태로 나뉩니다. 근거리 주행이 가능한 소형 이동수단인 ‘마이크로 모빌리티’가 주목받으며 원통형 배터리가 주로 탑재된 전기자전거, 전기스쿠터, 전동식 킥보드 등의 수요가 늘었습니다. 또한, 전동 공구, 정원 공구 및 청소기와 같은 소형 가전제품들도 사용자 편의와 휴대성이 강화된 ‘코드리스’에 포커스를 맞춘 제품들이 대거 출시되며원통형 배터리의 사용은 앞으로 더욱 확대될 전망입니다. 중저가 스마트폰, 노트북에 파우치형 배터리의 채용이더욱 확대될 것으로 예상되는 가운데, 웨어러블 기기도 지속적으로 성장하여 파우치형 배터리 시장도 성장세를 유지할 것으로 보입니다. (2) 차량용 배터리 2차 전지 시장은 휴대폰, 노트북 등 소형 IT기기 중심에서 전기차, 에너지 저장장치 등으로 확대되고 있습니다. 차량용 배터리의 경우, 전기차 및 하이브리드차에 리튬이온 배터리가 사용되는데, 친환경 에너지 자동차의 수요가 늘어나면서 리튬이온 배터리의 수요도 함께 늘어나고 있습니다. 전기차 보급현황 및 전망출처. 정부 2019년 2월 기준 친환경차보급로드맵 전세계 리튬이차전지(LiB) 수요 전망출처. SNE Research 참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.orghttps://newsis.com/view.html?ar_id=NISX20190531_0000668351http://www.sdistory.nethttps://blog.lgchem.comhttps://web.archive.org경남일보(http://www.gnnews.co.kr)오늘은 배터리 개발의 전망에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 실생활 속에 활용되고 있는 다양한 배터리에 대해 소개해드리겠습니다. #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.09.11

#21 배터리 개발의 현재

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 배터리 개발의 역사에 관하여 알아보았는데요.오늘은 현재의 배터리 개발에 대하여 알아보겠습니다.1. 배터리 개발의 현재 인류의 생활에 전자기기의 사용이 일상화되면서 배터리는 전기를 활용하는 가장 효과적인 장치가 되었습니다. 노트북과 스마트폰이 작고 얇아진 것은 용량은 크지만 작고 가벼운 리튬이온 전지로 바뀐 것이 가장 큰 요인입니다. 하지만 리튬이온 전지는 사용한 지 1년이 넘으면 효율이 급격히 떨어지고, 온도 변화가 심하면 쉽게 방전되며, 충격에도 약해서 갑작스런 압력에도 전지가 변형되면서 내부 온도가 상승해 폭발할 수 있는 단점을 가지고 있습니다. 리튬이온 전지의 원리출처. https://blog.lgcns.com 이런 단점을 개선하기 위하여 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 1분이면 130mAh/g의 용량을 완전히 충전하는 초고속 충전이 가능한 나트륨 기반 리튬이온 전지 음극 소재를 개발했습니다. 15분이면 지금 사용 중인 대부분의 스마트폰을 충전할 수 있고, 충·방전 1만 번을 진행해도 용량 손실이 없어 스마트폰을 하루에 두 번 충전해도 10년동안 무리 없이 사용할 수 있어 내구성도 뛰어납니다. 황화구리 내 나트륨 충방전 횟수별 저장 용량출처. https://news.kaist.ac.kr또 미국의 24M이라는 벤처기업에서는 신소재를 액체 전해질에 섞은 고효율의 전극을 개발하여 같은 크기의 리튬이온 전지에 비해 15~25% 많은 용량을 가진 제품을 개발했습니다. 현재 ㎾당 200달러~250달러 수준인 리튬이온 전지의 시장 가격을 100달러까지 낮춰서 전기자동차가 내연기관차에 우위를 가질 수 있도록 했습니다. 미국 매사추세츠 케임브리지 24M테크놀로지 본사에 위치한 배터리연구실 모습.출처. https://www.mk.co.kr많은 글로벌 기업들이 리튬전지를 대체할 차세대 전지 개발에 주력하고 있습니다. 차세대 전지 개발의 핵심은 저장 용량의 증대, 충전 수명 연장, 소형화, 그리고 안전입니다. 1988년 전지 강국이었던 캐나다의 Moli Energy가 만든 리튬 2차 전지를 장착한 휴대전화에서 화재가 발생한 이후, 세계의 배터리 시장은 일본의 전자회사들이 주도하게 되었습니다.삼성전자의 휴대폰도 배터리에서 불이 나서 전량 폐기하는 일이 있었을 정도로 안전성이 중요하게 대두되고 있습니다. 지금 세계는 자동차 시장에서 내연기관이 전기나 수소전지를 사용하는 쪽으로 대변혁이 예고되고 있습니다. 전기차 배터리가 전기차의 핵심 부품으로서 안전과 직결되는 부품인 만큼 개발 역시 가속화되고 있습니다. 전기차 보급률과 전기차 배터리 시장규모출처. https://jmagazine.joins.com글로벌 전기차 배터리 시장이 본격적으로 성장할 것이라는 전망에 따라 전기차 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 소재인 양극재, 음극재, 전해액, 및 분리막과 같은 관련 부품과 소재도 주목받고 있습니다. 신사업으로 4대 소재를 육성해오던 국내 주요 그룹사들은 최근 투자와 인수합병, 증설을 통해 이들 소재 사업을 강화하고 있습니다. 주요 전지 제작 기업들은 기술 개발을 위한 글로벌 컨소시엄을 결성하고 있으며, 자동차 업계는 수소연료 전지에 주목하고 있습니다. 참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.orghttps://www.devicemart.co.krhttp://www.sdistory.nethttps://blog.lgchem.comhttps://web.archive.org경남일보(http://www.gnnews.co.kr) 오늘은 배터리 개발의 현재에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 배터리 개발의 전망에 대해 소개해드리겠습니다. We Build Sustainable Clean Energy World수전해/수소연료전지 시스템 전문기업 #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.09.07

#20 배터리 개발의 역사

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 배터리의 종류와 특성에 관하여 알아보았는데요.오늘은 배터리 개발의 역사에 대하여 알아보겠습니다. 1. 1차 전지의 개발 1차 전지는 캔 속의 용량이 다 소진되면 버리는 전지로 AA, AAA 등의 표준화된 사이즈로 되어 있으며 마트 등에서 쉽게 구입할 수 있습니다. 최초의 건전지는 1866년 프랑스에서 개발됐습니다. 음극에는 아연이 쓰였고, 양극은 이산화망간이 쓰였습니다. 최초의 건전지를 발명한 Georges Leclanché출처. https://en.wikipedia.org 프랑스의 Georges Leclanché에 의해 발명된 최초의 건전지출처. https://en.wikipedia.org 현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬 전지는 1970년대 일본 산요(SANYO)사에서 개발했습니다. 당시 개발된 리튬 전지는 1차 전지로 양극은 이산화망간이 사용됐고, 음극은 리튬이 사용됐으며, 전압은 3V였습니다. 리튬은 은백색의 금속으로, 만지면 손가락의 물기에 의하여 검게 탈 정도로 수분에 민감합니다. 리튬 1차 전지는 자동 카메라의 전원으로 사용되면서 세계적인 히트 상품이 됐습니다. 산요사의 성공에 자극을 받은 파나소닉사는 양극에 이산화망간 대신 불소 화합물을 사용한 리튬 1차 전지를 개발하면서 산요사와 경쟁했습니다. 북미, 유럽에 비하여 전지 후진국이었던 일본은 리튬 1차 전지의 개발을 계기로 세계적인 경쟁력을 확보하면서 성장하게 됩니다. Ray-o-vac에서 출시한 전지의 모습출처. Dean Johnson, flickr.com 미국의 전지회사 Ray-o-vac에서는 20회 정도 충전 가능한 알칼리-망간 전지인 ‘알카바’를 개발했습니다. 1.5차 전지 격인 알카바는 1차 전지와 2차 전지 시장을 모두 공략할 수 있을 것으로 기대를 모았으나 시장에서의 반응은 냉담했고 결국 어디에도 낄 수 없는 전지가 되어 시장에서 퇴출되었습니다. 2. 2차 전지의 개발 2차 전지는 충전으로 재사용이 가능한 전지입니다. 충전으로 재사용이 가능한 2차 전지는 보통 충전 용량이 초기의 80%가 되었을 때를 수명이 다 된 것으로 정의합니다. 휴대폰에 사용되는 전지의 경우는 수명이 500회 수준입니다. 하지만 수명이 다 되었다고 해도 80%의 용량이 남아있어 휴대폰 사용에는 큰 지장이 없습니다. 최초의 2차 전지인 납축 전지는 건전지가 발명되기 7년 전인 1859년 프랑스에서 발명됐습니다. 납축 전지는 음극에 납, 양극에 산화납을 사용한 전지로 전해액은 황산 수용액입니다. 평균 전압은 2V로 물의 전기분해 전압인 1.34V보다 높지만 운동장벽으로 인하여 전해액이 분해되지는 않습니다. 납축 전지가 발명된 지 거의 160년이 지난 지금까지 널리 사용되고 있는 것은 가격 대비 성능이 뛰어나기 때문입니다. 프랑스의 전기학자 플랑테(Gaston Planté)출처. https://en.wikipedia.org 프랑스의 플랑테에 의해 발명된 최초의 납축전지출처. https://web.archive.org 1800년대 후반에 들어서면서 전신, 기차 등에 납축 전지보다 우수한 2차 전지의 필요성이 증대되면서 1899년 스웨덴에서 니카드 전지가 태어났습니다. 스웨덴처럼 추운 나라는 전통적으로 전기 화학이 강한데, 금속 표면에 전기 도금을 해야 오래 사용할 수 있기 때문입니다. 니카드 전지와 경쟁자로 등장한 것이 미국의 발명왕 에디슨이 개발한 니켈-철 전지입니다. 에디슨이 개발한 니켈-철 전지의 모습출처. wikipedia.org1960년대에 일본의 산요사가 휴대용 전자기기에 사용할 수 있는 밀폐형 소형 니카드 전지를 개발했습니다. 밀폐형 니카드 전지의 핵심 기술은 과충전 시 양극에서 발생하는 산소 가스가 음극에서 흡수되어 과충전에 의한 가스 발생을 막는 것으로 “산소 재결합 메커니즘(Oxygen Recombination Mechanism)”이라고 합니다. 이 전지의 개발로 2차 전지의 시장이 자동차와 산업용에서 휴대용 전자기기로 영역이 넓혀지면서 건전지 시장을 잠식했을 뿐만 아니라 휴대용 전자기기 시장 활성화에 크게 기여하게 됩니다. 참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.orghttps://www.devicemart.co.krhttp://www.sdistory.nethttps://blog.lgchem.com https://web.archive.org 오늘은 배터리 개발의 역사에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 배터리 개발의 현재에 대해 소개해드리겠습니다. We Build Sustainable Clean Energy World수전해/수소연료전지 시스템 전문기업#수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.08.31

#19 배터리의 종류와 특성

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 배터리의 일반적인 정의에 관하여 알아보았는데요.배터리는 일상생활에서 많은 도움과 편리함을 주고 있습니다. 특히 요즘 많이 사용하는 스마트폰, 태블릿PC에 장착된 배터리가 대표적인데요, 그 외 시계, 리모컨, 무선 제품에 사용하는일명 건전지라고 많이 부르는 배터리의 종류와 그 특징에 대하여 알아보겠습니다. 1. 배터리의 종류와 특성앞 시간에서 알아봤듯이 배터리는 재충전 여부에 따라1차 전지와 2차 전지로 나눌 수 있습니다. 1차 전지는 일반 가정에서 사용하는 건전지처럼한번 쓰고 나면 다시 충전해서 쓸 수 없는 전지를 의미하며, 2차 전지는 다시 충전해서 사용할 수 있는 충전지를 의미합니다. 1차 전지에는 알칼리 전지, 건전지, 수은 전지, 리튬 전지 등이 있으며, 2차 전지에는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지(NiMH battery), 리튬이온 이차 전지(Li Ion Secondary Batteries), 리튬이온폴리머 이차 전지(Li Ion Polymer Secondary Batteries) 등이 있습니다. (1) 1차 전지: 한 번 방전되면 충전해서 사용할 수 없는 배터리 대표적인 1차 전지에는 망간 전지와 알칼라인 전지가 있습니다. 망간 전지는 염화아연/암모늄, 알카라인 전지는 수산화칼륨을 전해액으로 사용합니다. 망간 전지는 수명이 짧고 자연 방전률이 매우 높아서 가격이 저렴하다고 한꺼번에 많이 사두는 것은 바람직하지 않습니다. 한편 알카라인 전지의 경우 자연 방전률이 낮고 수명이 긴 대신 전해액이 강알칼리성이라 망간전지에 비해 위험성이 높습니다.따라서 망간 전지는 소모전류가 적으면서 오랜시간 사용하는 탁상시계, 리모컨, 인터폰 등에 적합하며,알칼라인 전지는 망간 전지에 비해 소모전류가 많은 카메라, 게임기, 장난감 등 에너지 소모가 많은 제품에 적합합니다. 망간전지와 알칼라인전지 비교출처. https://www.devicemart.co.kr(2) 2차 전지: 방전된 후에도 충전을 통해서 다시 사용할 수 있는 배터리 대표적인 2차 전지에는 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지, 리튬 이온 배터리(Lithium ion battery) 등이 있습니다. 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지는 니켈과 카드뮴을 사용한 2차 전지로, 다른 전지에 비해 전압은 낮으나 저항이 작아서 큰 전류를 필요로 하는 제품에 주로 쓰입니다.전지 자체로 메모리 효과가 있어서 충분히 방전하지 않고 충전을 반복하면 전체 용량이 떨어집니다. 니켈 수소(Ni-MH) 전지는 니켈과 수소흡장합금을 사용한 2차 전지로, 니켈 카드뮴 전지보다 무게가 가볍고 같은 용적에 더 큰 용량을 저장할 수 있습니다.또한 메모리 효과가 거의 없어서 수시로 충전해도 무방합니다. 리튬 이온 배터리(Lithium ion battery)는 외부 전원을 이용해서 충전할 수 있는 2차 전지의 일종입니다.리튬 이온 전지는 니켈 카드뮴전지, 니켈 수소전지보다 전압이 3배 정도 높습니다.또한 높은 에너지 밀도, 우수한 보존성 및 긴 라이프 사이클 등의 장점이 있으며,노트북 컴퓨터, 디지털카메라, 캠코더, 핸드폰, 보조배터리 등 개인용 모바일 기기에 폭넓게 적용됩니다. 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지, 리튬 이온 배터리(Lithium ion battery)의 비교출처. https://www.devicemart.co.kr 참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.orghttps://www.devicemart.co.krhttp://www.sdistory.net 오늘은 배터리의 종류와 특성에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 배터리 개발의 역사에 대해 소개해드리겠습니다. We Build Sustainable Clean Energy World수전해/수소연료전지 시스템 전문기업#수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.08.26

#18 배터리의 정의

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 우리 생활속에서 사용되고 있는 연료전지에 대하여 알아보았는데요.오늘은 배터리의 정의에 대해 알아보겠습니다.1. 배터리의 정의 배터리(Battery)란 전기를 담아두는 부품을 일컫는 영어표현으로, 휴대용 전자기기의 발달로 인해 일상에 밀접한 용어가 되었습니다. 배터리는 손전등, 스마트폰 및 전기자동차와 같은 전기 장치에 전원을 공급하기 위해 화학적 에너지를 전기로 변환하여 저장하고, 직류 전력을 생산하는, 한 개 이상의 셀로 이루어진 기기입니다. 전해질에 금속 이온이 녹으면 금속의 특성에 따라 전위차가 생겨 전류를 흘립니다. 따라서 두 극판을 만들고 이에 전선을 연결하여 전류를 공급받습니다. 배터리출처. 공조냉동건축설비 용어사전배터리는 재충전 여부에 따라 1차 전지와 2차 전지로 나뉩니다. 전지의 기전력이 0으로 떨어지면 재충전할 수 없어재사용할 수 없는 전지를 1차 전지(primary cell)라 하며, 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 방전(discharging)과정과 전기에너지를 화학에너지로 변화시키는 충전(charging)과정을 반복할 수 있어서 전지를 재사용할 수 있도록 만들어진 것을 2차 전지(secondary cell) 혹은 축전지(storage cell)라고 합니다. 1차 전지의 대표적인 것이 건전지입니다. 한 번 소모되면 다시 쓸 수 없는 전지로 망간 전지·알칼리 전지·수은 전지 등이 있습니다. 1차 전지출처. https://terms.naver.com납축전지와 리튬이온 배터리는 대표적인 2차 전지입니다. 리튬이온 배터리는 에너지 밀도와 출력이 높고 충전이 가능해,스마트폰과 태블릿PC, 노트북 같은 모바일 디바이스에 가장 적합합니다. 리튬이온전지의 원리출처. https://blog.lgcns.com참고문헌. [네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)https://ko.wikipedia.org 오늘은 배터리의 정의에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 배터리의 특성에 대해 소개해드리겠습니다. We Build Sustainable Clean Energy World수전해/수소연료전지 시스템 전문기업 #수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.08.19

#17 우리 생활 속 연료전지

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는 (주)케이워터크레프트입니다. 지난 시간에는 연료전지 시장의 현황과 미래전망에 관하여 알아보았는데요.오늘은 우리 생활 속 연료전지에 대해 알아보겠습니다.1. 우리 생활 속 연료전지 (1) 차량용 연료전지 캐나다는 자동차용 고분자 전해질형 연료전지 개발을 주도하고 있으며, 캐나다의 Ballard Power System Inc.에서연료전지 버스와 승용차를 개발하고 있습니다. 토요타 미라이를 구입한 발라드 社출처. https://www.toyota.ca미라이는 토요타에서 개발한 세계 최초 양산형 세단 수소연료전지차량(FCEV)입니다.일본어로 '미래'를 뜻하는 미라이는 수소연료전지로 구동되는 무배출 FCEV로, 휘발유를 사용하지 않고 꼬리 파이프에서 수증기만 배출합니다. 미라이는 기존 내연기관과 견줄만한 성능을 갖췄습니다. 주행거리가 약 500km나 되며, 약 5분 만에 연료가 다시 충전됩니다. (2) 주택·건물용 연료전지 2009년 5월 도쿄가스가 세계 최초로 가정용 연료전지(고분자전해질형 PEMFC, 파나소닉 생산)를 발매했고, 이어 2009년 11월 JX닛코닛세이에너지(현, JXTG에너지)가 SOFC(고체산화물형) 개발, 2012년 4월 오사카가스도 아이신정기의 SOFC를 발매했습니다. 이후 각 사의 가정용 연료전지를 에너팜이라는 명칭으로 통일하고 보급을 확대해왔습니다. 에너팜의 보급이 성공적으로 확대된 이유는 태풍 등 자연재해에 정전 시에도 전기와 온수 확보 등으로 호평을 받았기 때문입니다.또한 발매 초기 에너팜의 가격은 3,000만원을 넘는 고가였으나 이후 새로운 모델이 나올 때마다 고효율화, 소형화, 설치성 향상, 비용절감 등을 통해 가격을 낮춰왔습니다. (2020년경 PEMFC 800만원, SOFC는 1,000만원 이하 목표) 2018년 28만대를 보급했으며 2019년 30만대 돌파, 2030년에는 530만대, 투자회수 5년을 목표로 하고 있습니다.이에 비해 한국의 가정·건물용 연료전지 보급 대수는 3167개소로 일본의 10년 전 수준입니다. 유럽의 Ene-Field는 2013년부터 2017년까지 총 5년간 진행된 유럽 최대 규모의 연료전지 실증사업입니다.이 프로젝트를 통해 유럽 주요 10개국에 1,000개 이상의 주거용 연료전지(열병합 발전)를 공급하였습니다. 실제 1,046대를 가정에 설치 시연하였고,550만 시간 이상의 안정적인 작동으로 4.5GWh 이상의 전기를 생성한 바 있습니다. 실증 참가자 설문에서 90% 이상이 성능, 쾌적성, 따뜻함, 신뢰성 및 운영비용에 만족하였다고 답한 만큼 성공적이었습니다. 유럽의 에너지 믹스에 연료전지를 추가하면2050년까지 설치용량 kW당 연간 6,000유로 이상의 인프라 및 운영비용 감소와 kWe당 연간 370~1,100kg CO2 배출량 저감 효과가 기대됩니다. 또한 유럽은 에너필드 프로젝트의 성공적인 결과를 바탕으로 PACE 프로젝트를 진행중입니다. 페이스 프로젝트는 2021년까지 유럽 10개국에 2,800개 이상의 연료전지 발전을 배치하는 5년 프로젝트입니다. 이와 같이 유럽의 신재생에너지 정책은 대규모 실증을 통해 연료전지 산업을 확대하고 보조금 없이도 지속 가능한 완전 자립 형태의 생태계를 형성하는 것을 목표로 하고 있습니다. 참고문헌. 연료전지 시장의 현재와 미래(삼정KPMG 경제연구원)연료전지, 신재생에너지 시장의 다크호스를 꿈꾸다(IBK 투자증권)http://www.energycenter.co.krhttp://amenews.dadamedia.nethttps://www.h2news.krhttps://ko.wikipedia.orghttps://www.toyota.ca오늘은 우리 생활 속 연료전지에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 배터리의 정의에 대해 소개해드리겠습니다. We Build Sustainable Clean Energy World수전해/수소연료전지 시스템 전문기업#수소 #수소에너지 #수소란 #수소의정의 #수소의특징 #친환경에너지 #케이워터크레프트 #KWATERCRAFT #Hydrogen #수전해 #연료전지 #에너지자립형전력공급장치 #WATERSTATION #워터스테이션

2020.08.10