슈퍼축전기, 2차전지 대체재 부상
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특허청, CNTㆍ전해질 개발로 에너지밀도 향상 … 특허 276건 출원 슈퍼축전기가 환경측면, 안전성, 출력, 수명특성에서 우수함에도 불구하고 2차전지에 비해 1/10 이하로 낮은 에너지밀도 특성 때문에 단독전원 응용이 제한돼 왔으나 단점을 보완하기 위한 CNT(탄소나노튜브), 전도성고분자, 금속산화물 전극소재, 수용성 및 유기성 전해질, 비대칭 전극을 사용한 하이브리드 기술 등에 대한 연구가 계속되고 있다.소용량 제품은 기존 메모리 백업용 전원으로 사용되고 있는 니카드전지가 슈퍼축전기로 대체되고 있으며, 중대용량 제품은 연료전지, 풍력, 태양광, 분산형 발전시스템 등 차세대 발전장치와 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지 자동차(FCEV) 및 전철차량, 산업용기기 및 정보통신, 가전 등의 용도로 개발되고 있다. 특허청에 따르면, 슈퍼축전기 관련특허 출원은 1990년부터 2004년까지 15년간 총 276건, 연평균 18건이 출원됐으나 1999년을 기점으로 연평균 38건씩 출원됐다. 276건 중 내국인은 175건(63.4%), 외국인은 101건(36.6%)을 나타내고 있다. 슈퍼축전기 관련특허 출원의 구성요소는 전극 관련출원 114건(41.3%), 조립공정 67건(24.3%)을 나타내고 있고, 전극은 내국인이 64.0%, 조립공정은 73.1%를 차지하고 있으나 전해질은 외국인이 56.7%로 높게 나타나고 있다. 세계 슈퍼축전기 시장은 2003년 7억달러(7700억원)에서 2006년에는 13억달러로 성장할 것으로 예상되며, 국내시장은 세계시장의 5% 이상으로 전망되고 있다. 소용량 제품은 2003년 1억5000만달러(150억원)에서 2006년에는 4억5000만달러, 중대용량은 2003년 5억5000만달러(6050억원)에서 2006년 8억5000만달러로 예측되고 있다.
슈퍼축전기는 저에너지밀도 특성의 재래식 콘덴서와 저출력밀도 특성을 갖는 2차전지의 중간적인 특성을 가지고 있으며, 급속 충ㆍ방전이 가능하고 높은 충ㆍ방전 효율, 반영구적인 수명, 고출력 등의 특성이 있어 2차전지의 병용 및 대체 가능한 차세대 고신뢰성 에너지 저장장치로써 각광받고 있다. 슈퍼축전기의 기본구조는 다공성전극(Electrode: 양극 및 음극), 격리막(Separator), 전해질(Electrolyte), 집전체(Current Collector) 및 케이스로 이루어져 있고 2차전지에 비해 비교적 단순한 구조로 돼 있다. 표, 그래프: | 슈퍼축전기와 리튬2차전지의 비교 | <화학저널 2005/03/03> |
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