유비쿼터스개론 20

 전지는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 기기가 보편화된 모바일시대의 동력원으로 다양한 신산업 창출을 견인하고 있다. 특히 하이브리드 자동차, 지능형 로봇 등 각국이 미래의 성장동력으로 손꼽고 있는 신산업은 고출력,중대형 전지의 개발 없이는 산업화가 불가능하며, 전지산업의 발전과 전지의 고성능화가 더불어 요구되고 있다. 또한 휴대용 기기의 융합화, 다기능화가 급속히 진전됨에 따라 소형이면서, 장시간 사용이 가능한 전지의 필요성이 더욱 높아지고 있다. 전지의 소형화와 고출력이라는 상반된 요구를 모두 수용하기 위해서는 필연적으로 안전성의 문제가 수반된다. 리튬2차전지의 경우, 에너지 밀도가 이론치에 매우 근접하고 있어 고밀도화를 이루기 위한 새로운 고용량 전극 소재의 개발 등이 심도 있게 진행 중이다. 또한 고밀도화에 따른 발열, 발화 사고의 안전성 문제를 해결하기 위한 전극 소재, 전해질, 전지 시스템의 고안전성,고신뢰성 기술 개발도 집중적으로 이루어지고 있다. 하이브리드 자동차 및 지능형 로봇산업에서는 대형 전지의 사용으로 인한 제조 원가 절감에 대한 요구도 꾸준히 증대되고 있다. 따라서 고가의 부품,소재를 저가의 부품,소재로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있다. 현재 전지산업의 중심에는 리튬이온전지와 리튬이온폴리머전지로 대표되는 리튬 2차전지가 있는데, 앞으로도 휴대용 기기의 발달로 인해 리튬2차전지의 발달은 지속될 것으로 보인다. 또한 향후 기기 수요에 따라 연료전지와 초고용량 커패시터 등이 그 뒤를 이을 전망이다. 다음 소절에서는 리튬2차전지와 연료전지, 초고용량 커패시터를 중심으로 차세대 전지산업을 살펴보자.

 

3. 차세대 2차전지

 화학전지는 한 번 쓰면 재사용이 불가능한 1차전지(Primary Battery)와 충전을 통해 지속적인 사용이 가능한 2차전지(Secondary Battery), 그리고 충전이 아닌 연료를 공급함으로써 지속적인 전기 생산이 가능한 연료전지로 구분된다. 1차전지의 대표적인 예가 망간전지, 알카라인 전지 등이며, 2차전지에는 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 리튬이온전지 및 리튬폴리머전지 등이 있다. 2차전지 중 리튬이온전지와 리튬폴리머전지 등을 차세대 2차전지로 구분한다. 화학전지는 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있으며, 특히 소형 2차전지는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 전동공구 등의 전원으로 사용된다. 차세대 2차전지는 리튬이온전지를 필두로 1980년대에 연구가 시작되어 10여년이 지난 1991년에 일본의 소니 에너지 테크(Sony Energytec.)에서 상용화 보급에 성공한 환경 친화적 첨단제품이다. 반도체, 디스플레이와 함께 3대 핵심 전략 부분 산업의 하나로 극히 일부 선진국에서만 개발 생산되고 있다. 선진국에서는 '반도체는 인간의 두뇌, 디스플레이는 인간의 얼굴, 2차전지는 인간의 심장'이라 표현하며, 국가 기간산업으로 집중 육성하고 있다.

 

단답식 문제 

1. (SoC)은 칩 자체가 하나의 시스템으로 기능할 수 있도록 메모리, 디지털 회로, 아날로그회로, CPU, 센서, 안테나, 수동소자 등을 하나의 반도체 칩에 집적하는 기술을 말한다. 

 

2. (MEMS)는 말 그대로 전자기계 소자(素子)를 육안으로 보이지 않을 정도로 작은 수 밀리리터 (mm)에서 수 마이크로미터(㎛)의 크기로 제작하는 기술이다. 

 

3. 전지는 크게 화학적 반응을 통해 전기를 발생시키는 (화학전지)와 물리적인 반응을 통해 전기를 분해시키는 (물리전지)로 나눌 수 있다. 

 

4. (리튬이온전지(LIB))는 양극과 음극 사이를 리튬이온이 가역적으로 드나들면서 화학에너지를 전기 에너지로 변환시키는 2차전지이다.

 

5. (초고용량 커패시터)는 1990년대까지는 콘덴서 또는 커패시터 부품, 즉 전자 부품으로 분류되었 으나, 2003년 산업자원부에서 산업기술 분류체계를 개정하면서 차세대 전지군으로 분류되기 시작하 였다. 

 

6. (연료전지)는 수소와 산소의 반응을 통해 전기와 열 및 물을 생산하는 고효율의 무공해 전기화학 장치로서 반응물을 공급하는 한 지속적인 전력 생산이 가능한 일종의 발전기를 말한다.

 

7. 다음 중 경박단소화의 요구로 SoC에 내재화된 부분이 아닌 것은?

1) 주문형 반도체(ASIC) 2) 특정 용도 표준 제품(ASSP) 3) 메모리 4) LCD

 

8. 다음 중 MEMS가 사용된 응용 분야가 아닌 것은? 

1) 항공우주 2) 자동차 3) 가전 4) 나노

 

9. 화학전지는 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있 는데 다음 중소형 2차전지가 전원으로 사용되는 것이 아닌 것은? 

1) 스마트폰 2) 태블릿 PC 3) 캠코더 4) 자동차

 

10. SoC기술에서 세 가지 지적재산권의 유형이 아닌 것은?

1) 네트워크형 2) 표준형 3) 셀형 4) 스타형

 

11. MEMS 기술의 응용 분야가 아닌 것은?

1) 자동차 2) 전자. 가전 및 설비 3) 콘텐츠 4) 의료 및 환경

 

12. 다음 중 화학전지가 아닌 것은?

1) 1차전지 2) 2차전지 3) 연료전지 4) 태양전지

 

13. 초고용량 커패시터가 사용될 것으로 전망 되는 산업 분야가 아닌 것은?

1) 전자. 정보기기 2) 수송기계 3) 항공우주 4) 전력저장