탄소 섬유를 배터리로 사용한다?

(Credit: Sinonus)

탄소 섬유는 가볍고 단단해 고성능 스포츠카나 레이싱카처럼 무게를 줄이고 안전성은 높여야하는 차량에 사용됩니다. 하지만 스웨덴 샬머스 공대 (Chalmers University of Technology)의 연구팀은 몇 년 전부터 탄소 섬유를 다른 용도로 사용하기 위한 연구를 진행해 왔습니다. 바로 탄소 섬유를 배터리로 사용하는 것입니다.

탄소는 이미 배터리의 전극 소재로 활용되어 왔지만, 샬머스 공대 연구팀은 유리 섬유로 분리된 두 개의 탄소 섬유 전극에 전해질을 넣어 탄소 섬유 겸 배터리를 만드는 연구를 진행했습니다. 그리고 2022년부터 이 기술의 산업화를 위해 스핀 오프 기업인 시노누스 (Sinonus)를 세우고 실제 제품 개발을 진행했습니다.

현재 개발한 프로토타입 탄소 섬유 배터리는 기존의 탄소 섬유 만큼이나 튼튼하면서도 AAA 배터리를 대신할 수 있을 정도의 에너지를 저장할 수 있습니다. (사진 참조) 시노누스나 샬머스 공대 연구팀은 이 배터리의 정확한 에너지 밀도를 공개하지는 않았지만, 2021년에 공개한 프로토타입은 24Wh/kg의 에너지를 저장할 수 있었습니다. 에너지 밀도가 높진 않지만 보조용으로 사용할 순 있을 정도입니다.

탄소섬유 배터리의 궁극적인 목적은 자동차 자체나 항공기 동체처럼 높은 강도가 유지되는 부품을 대체해 무게를 줄이면서 배터리 역할도 함께 하는 것입니다. 자동차의 경우 강철이나 알루미늄으로 된 부분을 탄소섬유로 대신하면 더 가벼워져서 에너지 효율이 좋아지며 탑재해야 하는 배터리의 양을 줄이면 역시 무게가 더 줄어 효율이 좋아집니다. 또 탄소섬유 배터리는 화재에 강하다는 장점도 있습니다.

다만 탄소섬유의 높은 가격을 생각할 때 과연 경제성이 있을지는 다소 의문입니다. 시노누스 측은 구체적인 가격은 공개하지 않았습니다. 개인적인 생각으로는 자동차보다는 드론이나 항공기 같이 본래 단가가 비싸고 무게를 줄여야 하는 분야에서 응용이 가능할 것으로 생각하는데, 앞으로 결과가 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/materials/sinonus-structural-carbon-fiber-battery/

https://sinonus.com/

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