양자 배터리, 커질수록 더 빨리 충전된다
Quantum battery upends the rules of charging
호주 국립과학기관 Csiro의 연구진이 세계 최초의 양자 배터리 프로토타입을 공개했다. 이 배터리는 기존의 상식과 달리 크기가 커질수록 충전 속도가 빨라지는 특이한 성질을 지닌다. 연구팀은 광학 마이크로공동과 유기 염료 분자를 이용해 '초흡수' 현상을 구현했으며, 이 효과로 분자들이 서로 협력해 에너지를 더 빠르게 흡수한다. 아직 실용화에는 한계가 있지만, 연구자들은 양자 컴퓨터의 전력 소모를 줄이고 나아가 전기차 충전 방식을 바꿀 잠재력이 있다고 본다. 다만 일부 전문가들은 양자 효과의 취약성과 에너지 추출의 어려움을 들어 회의적인 시각도 있다.
양자 배터리의 핵심은 많은 에너지를 저장하는 것이 아니라, 에너지를 더 빠르고 정밀하게 전달하는 데 있다.
HN 토론
67- jillesvangurp
이건 배터리라기보다는 커패시터에 가까운 것 같다. 그래도 흥미로울 수는 있지만, 당분간 자동차용으로 쓰이기는 어려울 것이다.
> 배터리가 클수록 충전 시간이 길어진다는 건 누구나 아는 사실이다
이건 사실 완전히 정확한 말은 아니다. 배터리는 셀들로 구성되어 있다. 셀들을 병렬로 연결하면 모두 동시에 충전할 수 있다. 셀 수를 늘린다고 충전 시간이 늘어나지는 않는다. 또한 개별 셀의 충전 시간은 배터리의 화학적 특성에 크게 좌우된다.
여기서 중요한 것은 이른바 C-rate다. 이는 배터리가 용량을 충전/방전하는 속도를 나타낸다. C-rate 1은 용량(예: 50kWh)을 1시간에 충전한다는 뜻이다. 현재 최신 배터리는 C-rate 8~10까지 충전할 수 있어, 10분 이내에 충전이 가능하다. 여기서 핵심은 배터리를 손상시키지 않고 얼마나 많은 전력을 주입할 수 있느냐다. 또한 배터리 충전 속도는 보통 선형적이지 않다. 10~80% 구간은 보통 마지막 몇 퍼센트보다 훨씬 빠르다. 일부 중국산 배터리는 이제 3분 만에 80%까지 충전된다. 나머지 20%는 추가로 6분이 걸릴 수 있다.
- alasano
배터리를 상자에 넣어 두고, 상자를 열었을 때 충전되어 있거나 안 되어 있거나.
상자 7개와 배터리 7개를 준비하면 매일 아침 충전된 배터리를 얻을 확률이 99%다.
- cbondurant
최첨단 과학에 대한 비전문적인 보도가 늘 그렇듯, 이 기사는 근본 기술을 잘 전달하지 못하는 것 같다. 초흡수(super absorption)가 무엇인지, 그리고 무엇이 실제로 양자 효과인지에 대한 설명을 따로 찾아봐야 했다.
아이디어는 이렇다: 방출하는 빛의 파장보다 훨씬 가까운 간격으로 배치된 광원들이 많이 있을 때, 빛 출력이 광원 수에 대해 선형이 아니라 광원 수의 제곱에 비례하게 된다는 것이다. 그리고 그 반대도 성립한다.
이를 바탕으로 나는 이 기술의 잠재력에 대해 비관적이다. 충전이 전기를 빛으로 변환하는 과정을 필요로 하고, 방전도 빛을 다시 전기로 변환하는 과정을 필요로 하기 때문이다. 그리고 우리는 그 변환 과정에서 손실이 거의 없는 기술을 정확히 가지고 있지 않다.
다만 특정 종류의 광학이나 레이저 작업에서는 유용할 수 있을 것이다. 저장된 에너지를 빛으로 직접 방출하는 것이 바람직한 경우라면 말이다.
- Someone
기사에서:
- "현재 프로토타입 배터리는 극소량의 에너지(수십억 전자볼트)를 나노초 동안만 저장할 수 있다"
- "핵심은 양자 배터리가 많은 에너지를 저장하는 것이 아니라, 더 빠르고 더 정밀하게 에너지를 전달하는 데 있다는 점이다"
1와트시는 약 2×10²² 전자볼트다. 이는 약 10¹³/2⁴³ 배 차이다.
논쟁을 위해, 이 기술이 무어의 법칙보다 빠르게 성장하여 분기마다 충전 시간과 충전량이 두 배가 된다고 가정해 보자. 그러면 (내 계산이 맞다면) 10년 후에는 약 1와트시(AAA 배터리 정도의 용량)를 저장하고 약 하루 동안 충전을 유지하는 배터리를 갖게 될 것이다.
그렇다면 이것이 어디에 유용할까? 충전보다 방전이 훨씬 빠르지만, 우리는 이미 커패시터를 가지고 있지 않은가?
고도로 제어된 방전은 틈새 응용 분야를 제공할 수 있겠지만, 그 외에는 이 기술이 "당신의 휴대폰까지도" 구동할 것이라고 기대하지는 않겠다.
- 1a527dd5
지난 10년 동안 우리 모두 배터리 관련 기사를 우연히 읽어봤을 것이다. 그 모든 기사는 새롭고 신기한 것을 약속했다. 그 어떤 것도 시장을 뒤집지 못했다.
나는 여전히 회의적이다.