슈퍼캐퍼시터 2부

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2부)

배터리의 축방전 원리가 화학적인 반응에 의해 전하의 이동으로 작동한다면 캐퍼시터는 양극과 음극의 전하 자체의 전기적 반응으로만 일어나기에 축방전의 횟수가 거의 무한대로 늘어나며(약 50만회에서 100만회 가까이), 반응하는 온도 역시 리튬인산철과 리튬이온 배터리가 영하 20도 정도를 한계점으로 할 때( 이 역시도 기온이 0도에 다다르면 급속히 충방전의 반응이 쇠퇴하지만, 일부 소재의 경우 영하 20도에서도 작동을 할 수 있는 수준임), 슈퍼캐퍼시터는 영하 45도의 기온에서도 충방전의 효율이 떨어지지 않고 반응을 합니다. 

그러면 왜 리튬이온배터리보다 슈퍼캐퍼시터가 훨씬 높은 사양임에도 실제 적용된 상용화된 사례가 배터리에 비해 현저히 낮을까를 궁금해 할 수 밖에 없습니다. 
우선 같은 에너지를 방전하는 배터리보다 최소 몇 십 %에서 몇 백 % 이상 가격이 비쌉니다. 쉽게 얘기해 부가가치가 높아, 슈퍼캐퍼시터가 쓰이더라도 충분히 이득이 나올 수 있는 제품이라면 더 많은 연구를 통해 슈퍼캐퍼시터를 사용해 에너지의 효율을 훨씬 극대화할 수 있겠지만, 그렇지 않은 분야에선 제품의 가격보다 에너지 저장장치의 가격이 비싸다면 상품으로서의 역할을 할 수가 없는 것이겠죠?

다음은 에너지 저장 밀도에 따른 문제입니다. 리튬이온이든 리튬인산철의 에너지 저장 밀도는 슈퍼캐퍼시티에 비해 열 배 가량 높습니다. (여기서 구체적인 숫자는 굳이 기재하지 않겠습니다. 배터리와 슈퍼캐퍼시터 품질에 따라 그 평균값이 차이가 많이 나기에 제가 기술한 내용이 사실인 양 곡해될 수도 있을 거 같아 부득이 기재는 하지 않겠습니다.)
 
앞서 살펴 본 충방전 구동원리에서 슈퍼캐퍼시터는 전하 표면상의 에너지만 전기반응으로 아주 빠르게 충방전이 되는 거라고 했습니다. 그러니 한 곳에 모여있다가 방전되는 용량은 작아질 수 박에 없습니다. 다만, 그래핀이라는 탄소60 소재가 양극재로서 조금 더 연구되어 적용이 가능하다면 이 에너지 저장 및 방출량은 리튬인산철이나 리튬이온배터리보다 훨씬 높아질 수 있다는 보고서는 살펴보았습니다. 

저같은 전기전공을 하지 않은 아마츄어가 사실 공학적인 내용을 정리해 글을 쓴다는 건 모순도 많을 수 있고, 사실관계와 다를 수도 있겠지만, 앞으로 이 에너지 시장에 좀 더 이해도를 높이기 위한 단계라고 봐 주시면 좋겠습니다. 

제가 보는 미래먹거리 시장은 결국 환경인데, 이 중 에너지 시장은  2.3차전지와 발전기의 하드웨어와 이를 효율화하고 컨트롤하는 소프트웨어가 관건이라고 판단됩니다. 여기엔 여러가지 요소들이 맞물립니다. 전지의 소재가 되는 탄소, 리튬, 나트륨, 게르마늄 등의 희토류, 태양광이 되었든 수소가 되었든 그 발전 소재의 발견 및 연구, 컨트롤 가능한 블록체인 기술(사람들이 블록체인을 얘기하면 코인만 떠올리는 분들이 계시는데, 결국 탈중앙화된 개별 에너지원을 개별 가계나 단위에서 설정하고, 결제까지도 이뤄질 수 밖에 없을 겁니다. 어떤 블록체인기술은 꼭 에너지 시장뿐 아니라 다른 분야에도 응용될 수 밖에 없겠지요. )이며, 배터리의 소재 정제를 위한 대규모 수자원과 또 이를 정화해 바다로 방출하거나 식생활에 사용 가능하도록 하는 기술일 겁니다. 

어제인가 일본과 대만계 반도체 회사인 TSMC가 일본에 어마어마한 대규모 투자로 공장을 지어서 반도체를 전세계에 공급할 준비를 하고 있다는 뉴스에 저는 개인적으로나 국가적으로 정말 마음이 많이 아팠습니다.  우리는 총선이랍시고, 모두 선거에 빠져있는데, 일본은 잃어버린 30년을 지나 이제 다시 엄청난 칼을 갈고 세계 무대에 진출할 비전을 실행하고 있다는 것에 책임있는 중기부나 과기부에서 어떤 코멘트 하나 없다는 것도 그렇지만, 국가의 비전을 제시하고 그에 맞는 로드맵을 이끌어 가고 있는 지 저같은 소인은 알지 못하기에 그렇습니다. 

제가 존경하는 선배님 중 한 분이 계시는데, 늘 인사를 나눌 때마다 이 말씀을 꼭 해 주십니다.
" 아우님!!! 돈을 벌거나 쓰더라도 꼭 지역과 국가를 위해 봉사하는 마음으로 하시길 바라네" 라구요. 
누구라고 언급해도 알만한 분이신데, 꼭 이런 분이 국가를 위해 큰 일을 하실 수 있는 위치에 올라가시길 바랍니다. 참고로 이 분은 이번 총선과 전혀 무관하신 분입니다. 

얘기가 길어졌네요. 아무튼 슈퍼캐퍼시터는 배터리와 함게 기억해 두시면 좋을 거에요. 쉽게 생각하면 겨울철 배터리가 추워서 작동되지 않을 때 이 슈퍼캐퍼시터가 장착되어 있는 차량은 극 저온의 온도에서도 방전을 시켜 자동차의 시동을 원만하게 걸수 있도록 해 주거든요.  감사합니다.