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2016년에 체결된 파리기후변화협정에 의해 기후동맹국인 우리나라는 2050 탄소중립시나리오를 위해 국가 온실가스 감축 목표를 2030년까지 2018년 총 배출량 대비 40% 감축 목표로 하고 있다.

이를 위해 국내 산업분야에서는 화석연료 사용을 최소화하는 탈 탄소 전략 수립을 해야만 한다.

이와 같은 상황에서 전라북도의 탈 탄소 전략은 어떠한가

전라북도는 탄소소재산업 분야에 많은 지원 육성을 하고 있으며 그 중 비나텍의 슈퍼커패시터는 화석연료 사용을 최소화할 수 있는 친환경 모빌리티를 위한 배터리로서의 역할을 톡톡히 하고 있다.

최근 리튬배터리와 슈퍼커패시터 하이브리드 방식과 수소연료전지와 슈퍼커패시터 하이브리드 방식으로의 도입 문의를 많이 받고 있다.

리튬배터리의 경우 초기 시동부하를 줄이고 잦은 출력변동에 따른 수명 감소를 줄여 배터리 사용시간을 늘리고자 하는것이고, 연료전지의 경우 안정적인 전력생산은 가능하지만 고출력을 낼 수 없는 단점을 보완하고자 하는 것이다.

연료전지와 리튬배터리를 하이브리드 방식으로 도입했거나 검토했던 곳은 리튬배터리의 단점인 짧은 수명으로 인해 배터리 팩을 자주 교체하는 리뉴얼 비용 때문에 그 대안으로 슈퍼커패시터를 찾고 있다.

그렇다면 슈퍼커패시터는 어떠한 차이점과 장점이 있기에 위와 같은 문제들을 해결할 수 있는지 이야기하고자 한다.

슈퍼커패시터의 장점은 크게 친환경, 장수명, 고출력 세 가지로 볼 수 있다.

첫 번째, 친환경

슈퍼커패시터는 리튬배터리와는 달리 활성탄소(야자수 껍질)만을 사용해 만들어진 전극으로 전기를 생성한다.

친환경 냄새 탈취제로도 사용되는 숯의 내부를 확대해 보면 많은 공극(Air Gap)들이 있고, 이 공극안에 냄새입자를 가두어 탈취제로 사용하듯이, 슈퍼커패시터의 전극을 구성하는 활성탄소도 숯과 같은 성질을 가지며 전극 표면과 공극에 전자를 흡탈착하여 물리적으로 전기를 생성하는 원리이다 보니 친환경 배터리라 불리는 것이다.

두 번째. 장수명

리튬배터리는 화학적 반응을 통해 전기를 생성시키기 때문에 수 천 사이클의 수명밖에 유지할 수 없으며, 슈퍼커패시터는 전하를 고속으로 이동시키며 충방전을 하는 방식이기 때문에 수십만 사이클 이상의 반영구적인 수명을 갖는다.

세 번째. 고출력

리튬배터리는 높은 *C-Rate 에서 출력을 낼 때 발열이 심하고 정격용량대비 많은 용량 저하가 생기는 것에 반해, 슈퍼커패시터는 물리적 이동 매커니즘을 통해 전기를 생성하기 때문에 높은 C-Rate에서의 충방전 효율이 매우 우수하고 발열이 심하지 않다.

(*Current-Rate : 배터리가 1시간동안 충방전 되는 속도를 1C라고 표현하며, 2배 빨리 충방전하면 2C, 10배 빨리 충방전 시키면 10C라고 표현한다.)

이렇게 많은 장점을 가지고 있는 슈퍼커패시터의 단점은 에너지 저장용량이다.

리튬배터리 대비 슈퍼커패시터가 갖는 에너지 밀도는 대략 1/10정도로 낮아 장시간 사용하는 용도보다 짧은 시간에 고출력을 필요로 하는 분야에 사용되고 있다.

2030년 기준 아이디테크(ID Tech)보고서에 따르면 전세계 슈퍼커패시터의 시장규모는 대략 5조2천억 정도로 파악되고 있으며, 시장규모에서 보듯이 슈퍼커패시터는 친환경과 경제라는 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있는 아이템이다.

따라서 전라북도의 친환경 전략 아이템으로 비나텍의 슈퍼커패시터가 적극 활용되길 기대해 본다.

/송경의 비나텍 이사