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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
- 알카라인, 니켈수소, 리튬 등 여러 종류의 배터리가 시장에 나와 있지만, 리튬이온 배터리가 가장 인기 있고 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 리튬 배터리는 고에너지 밀도와 오래 지속되는 수명 때문에 휴대용 장치에 주로 선호되지만, 최근에는 높은 생산 비용과 화재 위험 등이 문제점으로 부각되고 있다. IT 전문 매체 슬래시기어(Slash Gear)는 영국 패러데이 연구소(Faraday Institution) 비아트리체 브라우닝(Beatrice Browning) 박사를 인용, 리튬이온 배터리의 경우 리튬 이온이 전극 안팎으로 순환할 때 발생하는 전극 구조가 손상되면 배터리 수명이 단축될 수 있다고 보도했다. 또한 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 연구에 따르면, 온도와 충전상태(SoC), 부하 프로필 등의 외부 스트레스 요인이 배터리 성능 저하에 영향을 미쳤으며 시간이 지남에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였다. 뉴어크 일렉트로닉스(Newark Electronics)는 배터리를 사용하지 않아도 지속적인 방전으로 인해 노화될 수 있음을 확인했다. 또 제조 결함과 같은 여러 제어 불가능한 이유로 치명적인 결과를 초래할 수도 있다고 지적했다. 배터리는 과충전 혹은 부적절한 전압 사용으로 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제는 잠재적으로 위험을 수반한다. 실제로 2019년 뉴저지와 2021년 캘리포니아에서는 애플 배터리의 부풀림 이슈 때문에 집단소송이 제기됐다. 물론, 애플 외에도 리튬이온 배터리를 사용하는 많은 다른 전자 제품 회사들이 같은 문제를 겪고 있다. 에너지 효율성과 가벼운 특성으로 오늘날 많은 자동차 제조업체에서 선택하고 있는 리튬이온 배터리는 여전히 화재의 위험이 있다. 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 2013년부터 2020년까지 미국의 64개 지자체 폐기물 시설에서 240건 이상의 리튬이온 배터리 화재가 발생했다. 특히, 2016년에는 삼성이 설계 결함으로 갤럭시 노트7 라인 생산을 영구 중단하는 등 미국 내 190만 대의 갤럭시 노트7을 리콜했다. 더 큰 문제는 리튬 배터리를 처분하는 방법에 여전히 제한이 있다는 점이다. 이러한 배터리는 화재 위험이 있어 운송 과정에서부터 실제 폐기물 처리 장소에 도착해서도 문제를 일으킬 수 있다. 미국 환경보호국은 리튬이온 배터리 단자를 테이프로 감싸고 플라스틱 봉지에 보관하는 것을 권장하고 있다. 슬래시기어는 "리튬을 재활용하는 새로운 방법이 발견되었지만, 가정용 배터리 제품을 적절히 처분하는 것은 많은 노력이 필요하다”며 “모든 사람이 인증된 전자 제품 재활용업자에 가는 시간과 여력이 있지는 않다"고 지적했다. 또한, 비싼 생산 비용도 걸림돌이다. 미국환경보호국에 따르면, 2021년 기준 리튬 배터리의 가격은 1kWh 당 약 132달러(약 17만5810원) 정도로 다른 배터리에 비해 높다. 리튬이온 배터리는 여전히 많은 종류의 전자 제품에서 최고의 선택이지만, 미래에는 보다 더 효율적인 배터리 구성 요소가 필요하다. 이에 업계에서는 리튬 기반 배터리보다 빠르게 충전되는 알루미늄 이온 배터리와 같은 새로운 배터리 기술을 개발하고 있다.
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- IT/바이오
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
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G20 정상회의 뉴델리서 개막…중국 중심 '브릭스' 대항 아프리카 연합 눈독
- 주요 20개국(G20) 정상회의가 인도 뉴델리에서 9일(현지시간) 개막했다. 선진국과 개발도상국을 아우르는 주요 20개국(G20)의 올해 회의에는 한국을 포함한 G20 회원 20개국 뿐만 아니라 스페인 등 9개의 초청국과 유엔을 비롯한 여러 국제기구 대표들이 참석했다. 그러나 중국과 러시아 지도자 시진핑과 블라디미르 푸틴은 불참했다. G20은 세계 19대 경제 대국에 유럽연합을 더한 국가를 말한다. 그들은 지구촌의 주요 현안사항인 기후변화, 우크라이나 전쟁 등에 대한 논의를 진행할 예정이다. 중국 시진핑 주석은 한 번도 G20 회의를 거르지 않았으나. 이번이 첫 불참이다. 닛케이 아시아에 따르면 시진핑의 불참은 내적으로는 중국의 부동산 위기와 청년실업 등 경제문제가 꼽힌다. 외적으로는 우크라이나를 침공한 러시아와 북한과의 밀착으로 악의 축을 형성했다는 국제사회의 비난을 들 수 있다. 이번 G20 정상회의는 뉴델리 시내의 프라가티 마이단에 위치한 바라트 만다팜 국제컨벤션센터에서 양일 동안 개최될 예정이다. 오늘, 첫날 회의의 주제는 '하나의 지구', '하나의 가족'으로, 이를 중심으로 지구촌의 미래와 연대에 대한 논의가 진행될 것으로 전망된다. 올해 G20 정상회의에서는 지속 가능한 발전과 선진국 및 개발도상국 간의 균형 있는 성장에 대한 논의가 주요한 안건으로 잡혀있다. 주요 논의사항으로는 기후변화, 채무국의 채무 조정, 그리고 가상화폐 규제와 같은 이슈들이 중점적으로 논의될 것으로 예상된다. 더불어 '글로벌 사우스'(Global South·주로 남반구에 위치한 신흥국과 개도국을 지칭)와의 지원 및 협력에 관한 문제가 중요한 토론 주제로 떠오를 것으로 보인다. 기후변화와 우크라이나 전쟁과 같은 글로벌 현안에 있어 주요 7개국(G7)과 중국, 러시아 사이의 대립 구도가 보이고 있지만, 의장국인 인도의 적극적인 중재 노력 덕분에 회의 종료 시 공동선언 발표의 가능성도 엿보인다. 공동선언에는 우크라이나 전쟁, 기후변화, 글로벌 거버넌스 관련 내용이 포함될 예정이며, 의장국인 인도가 강조하는 인간 중심의 포용적 발전에 대한 내용도 반영될 것으로 예상된다. 한편, G20 국가는 전 세계 경제 생산량의 85%와 세계 무역의 75%를 차지한다. 이들 국가에는 전 세계 인구의 3분의 2가 거주하고 있다. 인도는 G20에 속하지 않은 국가들에 대한 책임이 있다고 반복해서 말해왔으며, 이를 통해 글로벌 사우스의 중요성을 줄곧 강조해왔다. 브루킹스 연구소의 탄비 마단 선임연구원은 BBC에서 "부채, 식량 및 에너지 가격 상승과 같은 문제는 전쟁과 팬데믹으로 인해 더욱 악화되었다. 인도와 G20의 다른 개발도상국들은 이러한 문제를 해결하기 위해 선진국이 자본을 제공해주기를 원한다"라고 말했다. 그러나 이번 G20에서 이 문제에 대한 합의도 확실하지 않다. 부채 재융자를 예로 들면, 인도와 다른 개발도상국들은 부유한 국가와 국제통화기금(IMF)과 같은 기관이 대출 상환에 어려움을 겪고 있는 국가를 구제해야 한다고 주장해 왔다. 중국에 대한 논의 없이는 이에 대한 어떠한 협상도 이루어질 수 없다는 지적이다. 최근까지 세계은행 총재였던 데이비드 맬패스는 12월에 세계 최빈국들이 채권자들에게 연간 620억 달러의 빚을 지고 있으며, 이 중 3분의 2가 중국에 빚을 지고 있다고 말했다. G20 국가들은 2020년에 빈곤국 부채 구조조정을 위한 공동 프레임워크(CF)에 합의했지만 진전이 더디게 진행되고 있다. 서방은 중국이 발목을 잡고 있다고 비난했지만 중국은 이를 부인하고 있다. 식량 및 에너지 안보도 논의 대상이며 이에 대해 어느 정도 합의에 도달 할 수있을 것으로 예상되지만 이는 우크라이나 곡물이 국제 시장에 도달할 수 있도록 키예프와의 거래 재개에 모스크바가 동의하는 데 달려 있다. 분석가들은 G20 프레임워크 내에서 이 문제에 대한 돌파구가 마련될 가능성은 거의 없다고 말했다. 농업, 팬데믹 대비, 의료 및 글로벌 공급망에 대한 합의가 이루어질 가능성이 높지만 공동 선언문에 포함될지는 확실하지 않다고 BBC는 덧붙였다. 외신에 따르면 중국 중심의 브릭스에 대항해 G20 국가들은 아프리카 연합에 주목하고 있는 것으로 알려졌다. 중국은 브릭스(브라질, 러시아, 인도, 중국, 남아프리카공화국)와 상하이협력기구(SCO)와 같은 다른 대안을 장려하고 있다. 브릭스는 최근 중국과 좋은 관계를 맺고 있는 아르헨티나, 이집트, 에티오피아, 이란, 사우디아라비아, 아랍에미리트연합을 이 그룹에 가입시켰다. G20에서 아프리카 연합의 존재는 개발도상국의 필요에 대한 인도의 입지를 더욱 강화했다.
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G20 정상회의 뉴델리서 개막…중국 중심 '브릭스' 대항 아프리카 연합 눈독
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금과 비트코인, 투자의 이중 선택…어느 것이 더 나을까?
- 최근 들어 금과 가상 화폐인 비트코인이 투자의 대안으로 급부상하며 시장의 주목을 받고 있다. 금은 수세기 동안 안정된 투자처로 인정받았다면, 비트코인은 디지털 시대를 대표하는 신세대 투자처로 떠오르고 있다. 금의 가격은 주가나 통화의 변동에 영향을 받지 않는다. 인플레이션 또는 경제 위기의 상황에서도 투자자들의 신뢰를 받아왔다. 오히려, 금융 시장의 혼란으로 다른 자산의 가격이 하락할 때 금의 가격은 상승하는 추세를 보이곤 한다. 이로 인해 포트폴리오의 리스크를 줄이는 헤지 역할도 한다. 전통적인 투자수단 '금' 금의 공급량은 한정적이며, 금은 소진되면 더 이상 생산되지 않는 희귀 자원이다. 더불어 금은 장신구부터 반도체 소재에 이르기까지 다양한 제품에서 활용되므로 그 수요는 계속될 것으로 예상된다. 이러한 특성 덕분에, 금의 가치는 장기적으로 안정적으로 유지될 것으로 전망된다. 하지만 많은 장점에도 불구하고 금의 단점도 있다. 금은 꾸준한 수익을 창출하지만, 일반적으로 수익률이 높지 않아 재산 증식보다는 재산 보존에 더 적합하다. 주식과 같은 다른 자산으로 더 큰 수익을 창출할 수 있는 여지를 확보하기 위해 포트폴리오의 5~10% 이상을 금으로 보유하지 않는 것이 좋다. 또한 실물 금에 투자하는 경우 금을 안전하게 보관하고 보험에 가입해야 하므로 비용이 추가된다. 신세대 투자수단 '비트코인' 비트코인은 최근 기술 애호가와 트렌드 세터들 사이에서 화제의 중심에 있다. 이 비교적 신생 투자 옵션인 비트코인은 중앙은행의 개입 없이 블록체인 기술을 기반으로 하는 가상 자산(암호화폐)으로 2009년 태어났다. 비트코인의 장점으로는 급속한 수익창출을 들 수 있다. 금과 같은 전통적인 자산들은 안정적인 가치를 지녔지만, 비트코인은 그 급격한 변동성으로 때때로 큰 수익을 가져다 준다. 2019년 1월 1비트코인(BTC)이 약 3800달러의 가치를 지녔으나, 2021년 11월에는 약 6만9000달러로 급등해 그 잠재력을 증명했다. 법정화폐와 달리 물리적 형태가 없는 비트코인은 다양한 디지털 플랫폼과 거래소에서 손쉽게 거래할 수 있다. 이러한 편의성은 투자자들에게 큰 매력 포인트로 작용한다. 그러나 비트코인의 높은 변동성은 수익의 잠재력을 가진 반면, 그만큼의 손실 위험도 동반하는 양날의 검으로 작용한다. 때로는 그 가격 변동이 예측하기 어려워, 투자 타이밍이 매우 중요하다. 게다가 비트코인에 관한 지식이 널리 퍼져 있지 않아, 많은 투자자들이 투자에 주저하게 된다. 암호화폐 특유의 전문 용어나 시스템을 이해하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 비트코인의 규제가 미흡한 상황에서 사기 위험도 존재한다. 디지털 지갑이나 개인 키를 분실하면 투자한 자금 전부를 잃을 위험이 있다. 그렇다면 금과 비트코인 중 어떤 투자가 더 나을까. 금과 비트코인 중 하나를 결정할 때는 각각의 장단점을 잘 따져봐야 한다. 전통적인 투자처인 금에 비해 비트코인은 높은 수익과 위험을 동시에 안고 있는 신세대 투자 옵션이다. 투자자는 자신의 투자 스타일과 리스크 허용 범위를 고려해 투자를 결정해야 할 것이다. 어떤 옵션을 선택하든 직접 조사를 하고 전반적인 투자 전략을 염두에 두는 것이 중요하다. 잘 모르겠다면 재무 설계사의 도움을 받는 것도 좋은 방법이다.
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금과 비트코인, 투자의 이중 선택…어느 것이 더 나을까?
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'리튬 이온 배터리' 단점 고가와 불안정성에 '고체 전해질' 주목
- 전기자동차부터 휴대폰, 가전제품까지 다양한 분야에서 활용되는 리튬 이온 배터리. 그러나 이 배터리의 높은 가격과 안정성 문제로 고체 전해질 배터리가 대안으로 급부상하고 있다. 현재 국내에서는 SK온이 주도하는 가운데, 세계적으로도 도요타 등 주요 기업들이 고체 전해질 배터리의 연구와 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 일본 도호쿠 대학의 연구팀은 이 분야의 연구에서 큰 진전을 이루며 주목받고 있다. 일본 에너지 전문 매체 '에너진'에 따르면, 도호쿠 대학 연구원들은 물리 화학분야 국제 저명 학술지인 '재료 화학(Chemistry of Materials)'에 고체 전해질의 구조가 배터리 성능에 어떤 영향을 주는지 예측 가능한 프레임워크를 공개했다. 고체 전해질(Solid Electrolyte)은 전기를 전도하는 역할을 유지하는 물질 중 하나다. 고체 전해질의 주요 특징은 리튬 이온 배터리의 액체 전해질에 비해 화학적 안정성이 탁월하다. 다시 말하면, 고체 전해질은 배터리의 양극과 음극 사이에서 리튬 이온을 전달하는 역할을 하는 전해질을 고체 형태로 만든 것이다. 액체 전해질에 비해 고체 전해질은 화재 위험이 없고, 온도 변화나 외부 충격에도 강한 장점이 있다. 또한, 분리막이 필요 없어 배터리의 구조를 단순화하고, 에너지 밀도를 높일 수 있다. 고체 전해질은 크게 황화물계, 산화물계, 폴리머계 세 가지 종류로 나눌 수 있다. 황화물계 전해질은 리튬 이온 전도도가 높고, 전극과의 접촉면을 넓게 형성할 수 있는 특징이 있다. 산화물계 전해질은 리튬 이온 전도도는 낮지만, 전기화학적 안정성이 우수하다. 폴리머계 전해질은 기존 액체 전해질과 유사한 제조 공정과 비용 경쟁력을 가지고 있다. 하오 리(Hao Li) WPI-AIMR의 부교수는 "에너지 저장 장치의 개발은 지속 가능한 미래를 보장하는 데 필수"라며 "클로소형 2차 복합 수소화물(CTCH, 리튬 이온 기술을 대체할 고체 전해질)은 리튬 이온 기술의 안전성 및 에너지 밀도 한계를 극복할 수 있는 귀중한 대안"이라고 강조했다. 한편, SK온은 단국대 신소재공학과 박희정 교수 연구팀과 공동으로 새로운 고체 전해질 기술을 선보여 관심을 모았다. 이 연구 팀은 산화물계 고체 전해질 소재인 리튬·란타넘·지르코늄·산소(LLZO)의 첨가물질을 추가해 리튬이온전도도를 기존보다 무려 70% 개선한 것으로 알려졌다. 이러한 기술적 진보는 배터리의 화재 위험 감소와 용량 증대 효과가 있을 것으로 예상된다. 국내외 기업들도 전고체 배터리 시장에 본격 진출하고 있다. SK온과 함께 삼성SDI, LG에너지솔루션은 각각 연구와 개발에 나서고 있으며, 일본의 토요타와 중국의 칭다오에너지 역시 전고체 배터리 기술 개발에 힘쓰고 있다. SK온을 비롯해 삼성SDI는 지난 2022년 국내 최초로 전고체 배터리 파일럿 라인을 착공했다. LG에너지솔루션은 오는 2026년 고분자계 전고체 배터리, 2023년 황화물계 전고체 배터리 양산을 목표로 연구를 진행 중이다. 일본 도요타는 전고체 배터리 관련 특허만 약 1000여개에 달할 만큼, 전고체 배터리 연구에 전념하고 있다. 중국에서는 칭다오에너지가 지난 2018년 100메가와트시 규모의 전고체 배터리 파일럿 생산 공장을 건설한 바 있다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용한 차세대 배터리로, 꿈의 배터리라고도 불린다. 고체 전해질은 전기차와 에너지 저장 분야의 향후 기술적 파장을 주도할 핵심 기술로 떠오르며, 그 가능성이 무궁무진함을 입증하고 있다.
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'리튬 이온 배터리' 단점 고가와 불안정성에 '고체 전해질' 주목
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