전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

보도블럭 지나가면 충전? 압력으로 충전되는 배터리 소자

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

KIST, 압력으로 배터리 충전 기술개발
에너지 하베스팅에 적용 기대

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 전자재료연구단 김상태 박사팀은 KAIST 육종민 교수팀과 공동연구를 통해 배터리 충전·방전과정에서 압력이 미치는 영향을 규명했다고 29일 밝혔다.

이번 연구는 압력을 가해 충전할 수 있는 리튬이온 배터리의 가능성을 최초로 제시한 것으로 평가된다.

최근 대용량 에너지저장 매체에 대한 수요가 증가하면서, 고용량 리튬합금 배터리 개발에 관심이 집중되고 있다. 하지만 이 배터리들은 충전·방전과정에서 발생하는 압력으로 인해 용량이 극심하게 떨어지고 부피가 크게 변하는 문제를 갖고 있다.

                      주석-주석 산화물 코어-쉘 구조 나노입자 [그림=KIST]

수많은 연구진이 그 압력과 그로 인한 효과를 최소화하기 위해 노력하고 있지만 리튬 전지 전극에 압력을 주었을 때 나타나는 현상은 나노 단위에서 일어나기 때문에 실험 환경 조성에 어려움이 있어 직접적인 측정 및 관찰이 어려웠다.

KIST·KAIST 공동연구진은 압력이 배터리에 미치는 영향을 나노 단위에서 직접 관찰 및 해석하기 위해 대표적인 고용량 리튬합금 전극 물질인 주석을 활용했다.

실시간 그래핀 액상 투과전자현미경을 통해 표면에 발생하는 압력이 주석 나노입자에 미치는 영향을 확인, 전극 충전 시에 압력에 의한 방전 현상을 최초로 직접 관찰하는 데 성공했다.

또한 열역학적 계산과 모델링을 통해 배터리 전극 내 압력 차이를 예측하고 그에 따른 전기화학 에너지 차이가 리튬 이온의 이동 및 방전의 구동력임을 해석했다.

KIST·KAIST 공동연구진은 이번 연구를 통해 압력과 전극 내의 리튬 이온의 양이 반비례적 관계를 갖는다는 것을 밝혔다. 이를 기반으로 사람의 밟는 움직임 등으로 압력을 주어 리튬을 이동시켜 충전하는 배터리를 구성할 수 있다는 가능성을 제시했다.

연구진은 구부리거나 밟는 등 외부에서 힘을 줄 때 충전되는 배터리 소자를 개발해 테스트해 본 결과, 성인 남성 1명이 밟았을 때 약 0.5mA 정도의 전력이 발생했다. 이는 성인 4명이 밟는다고 가정했을 때, 저전력 블루투스 모듈이 부착된 센서(약 2 mA)를 구동하는 것이 가능한 전력이다.

외부에서 전기를 공급하지 않아도 스스로 전기를 발생시키고 저장하는 이 소자는 향후 보도블럭 등에 설치되어 낭비되는 에너지를 전기로 변환하는 '에너지 하베스팅'에 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

KIST 김상태 박사는 “이번 연구결과는 기계에너지를 전기화학 에너지로 저장 가능한 성과로, IoT 센서 등 고효율 에너지 하베스터 설계에 이바지할 것으로 기대된다”고 전망했다.

KAIST 육종민 교수는 “요즘 전기자동차, ESS 등 안정적이고 장기간 사용할 수 있는 고용량 리튬배터리 소재에 관한 관심이 높은데, 이번 연구를 통해 새로운 고용량 합금 계열 전극의 디자인에 이바지할 수 있을 것으로 예상한다”고 밝혔다.

연구결과(논문명 “Strong Stress-Composition Coupling in Lithium Binary Alloys”)는 소재 분야 국제 저널인 ‘네이처 커뮤니스케이션(Nature Communications)’ 최신호에 게재됐다.

 

 

kimys@newspim.com

[관련키워드]

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
낸드 시장도 1Q '가격 쇼크' [서울=뉴스핌] 김아영 기자 = 올해 1분기 낸드(NAND) 플래시 시장에 전분기 대비 40% 이상의 유례없는 가격 폭등이 예상된다. 인공지능(AI) 데이터센터 투자 확대로 기업용 고성능 SSD(eSSD) 수요가 폭증한 반면, 제조사들이 투자 자원을 D램(DRAM)에 집중하면서 발생한 심각한 공급 부족이 가격 상승을 견인하고 있다. 특히 북미 클라우드 업체들의 수요가 몰리는 기업용 SSD는 최대 58%까지 가격이 상승할 것으로 보여 상반기 내내 강세가 지속될 것으로 분석된다. SK하이닉스가 세계 최초로 양산한 모바일용 낸드 설루션 제품 'ZUFS 4.1' [사진=SK하이닉스] 3일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면, 1분기 기가바이트(GB)당 낸드 플래시 평균 가격은 40% 인상될 전망이다. 특히 공급 우선순위에서 밀린 소비자용 제품의 타격이 크다. PC에 쓰이는 저사양 128GB 제품은 최근 50% 수준의 프리미엄이 붙어 거래되고 있다. 이러한 수급 불균형은 주요 공급사들이 AI 서버용 물량을 우선 배정하며 소비자용 생산을 감축한 영향이 크다. 여기에 작년 12월 마이크론이 리테일 사업 철수를 발표한 점도 시장 불안을 키우고 있다. 최정구 카운터포인트 수석 연구원은 "4분기 디램에서 보았던 레거시 디램 가격 폭등이 1분기 낸드에서 재현되는 양상"이라고 언급했다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론이 증설을 추진 중이나 실제 양산까지는 시차가 존재한다. 작년 가동한 키옥시아의 기타카미(Kitakami) 팹2 역시 올해 하반기에야 생산량에 유의미한 기여를 할 것으로 보여, 단기적인 가격 강세는 불가피할 전망이다. 업계에서는 특히 북미 클라우드 서비스 제공업체(CSP)의 주문이 집중되면서 기업용 SSD 가격은 이번 분기에만 전 분기 대비 53~58% 급등할 것으로 예상한다. 데이터 저장장치인 낸드가 AI 메모리 열풍의 한 축으로 부상하며 기업용 시장을 중심으로 강력한 가격 상승 압박을 받는 것으로 분석된다. aykim@newspim.com 2026-02-03 14:57
사진
올해부터 제헌절도 '쉰다' [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 7월 17일 제헌절이 올해부터 다시 공휴일이 된다. 공휴일에서 제외된 2008년 이후 18년 만이다. 인사혁신처는 3일 제헌절을 공휴일로 지정하는 내용을 담은 공휴일에 관한 법률 개정안의 공포안이 국무회의에서 의결됐다고 밝혔다. 이 법안은 공포 3개월 뒤부터 시행된다. 이재명 대통령이 지난해 7월 15일 서울 용산 대통령실에서 31회 국무회의를 주재하고 있다. [사진=청와대] 제헌절은 대한민국 헌법이 공포된 1948년 7월 17일을 기념하는 날이다. 1949년 국경일·공휴일로 지정됐으나 '주5일제' 도입 이후 공휴일을 조정하면서 2008년에 공휴일에서 제외됐다. 이재명 정부는 헌법 정신을 되돌아보는 계기를 마련하고자 제헌절을 공휴일로 재지정하는 방안을 추진, 지난달 29일 국회 본회의에서 공휴일법 개정안이 통과됐다. 개정된 공휴일법이 시행되면 5대 국경일(3·1절, 제헌절, 광복절, 개천절, 한글날)이 모두 공휴일이 된다. 인사처는 '관공서의 공휴일에 관한 규정' 개정 등 후속 조치를 신속히 추진할 계획이다. the13ook@newspim.com 2026-02-03 16:37
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동