| 기관명 |
NDSL |
| 작성자 |
글로벌 과학기술정책 정보서비스 |
| 작성일자 |
2011-04-13 00:00:00.000 |
| 내용 |
본 보고서는 ( 독 ) 과학기술진흥기구 연구개발전략센터가 2011 년 1 월 27 일 에 개최한 과학기술미래전략 워크숍 「차차세대 (more advanced generation) 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술」에 관한 것이다 . 연구개발전략센터에서는 그린 이노베이션의 중심과제의 하나로 2 차 전지를 채택하여 2030 년 이후를 목표로 장기적 관점에 서서 현재 연구가 진행되고 있는 각 종 2 차 전지의 성능 , 기능 , 코스트 등의 면에서 전혀 발상이 다른 신 재료 ∙ 시스템에 의한 「차차세대 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술」의 가능성에 대하여 논의를 거쳐 연구개발의 방향성을 제시하는 것을 목적으로 하였다 . 일본에서는 이미 축전기술에 관한 국가 프로젝트 , 펀딩 프로그램이 복수 진행되고 있으나 그 상황 아래서 향후 연구개발과제와 진행상의 주요 과제 , 나아가 각 시책이나 관련된 연구 그룹이 상호 상승효과를 얻을 방책에 대하여 논의하였다 . 아래가 그 결과이다 . ◆ 현상인식 현재 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술은 주변상황의 격변하고 있다 . 원래 일본은 기술 ∙ 산업의 종합력에서는 국제적인 우위를 차지해 왔으나 사회 니즈 증대와 시장확대를 동반한 중국이나 한국의 격렬한 추격으로 일본의 전지 메이커의 마켓 쉐어은 내리막길에 있다 . 또한 「재출발」을 모색하고 있는 미국이나 산업경쟁력 강화책을 배경으로 한 중국 , 한국은 연구개발투자의 증대가 가속화하고 있어 관련 학술논문 수 쉐어 등에 있어서도 과거의 축척에 의존하는 일본의 지위가 상대적으로 저하하고 있다 . 그러므로 차차세대로의 준비로는 충분치 못하다고 할 수 있다 . ◆ 장래 니즈 2 차 전지의 용도는 크게 3 가지 방향성으로 분류된다 . 자동차 ∙ 운송기기용 ( 대형× 이 동형 ), 스마트 그리드용 ( 대형× 정치형 ), 유비쿼터스 모바일 기기용 ( 소형× 이동형 ). 각기 요구되는 기능 ∙ 성능이 다르기 때문에 설계사상 ( 思想 ) 이 중요하다 . 앞으로는 강한 시장 니즈로 전기 자동차용 2 차 전지 개발이 산업계를 중심으로 진행되어 나갈 것으로 예상된다 . 현재 자동차용 에너지 밀도 목표치는 700Wh/kg 을 나타내고 있으며 , 이를 위해서는 지금의 10 배의 에너지 밀도 향상이 필요하고 이것을 만약 2030 년에 실현하려고 생각한다면 향후 20 년간 , 2050 년이 된다면 40 년간 10 배 업을 실현시키지 않으면 안 된다 . 이 목표치는 종래의 리튬 이온 전지의 연장에서는 달성 불가능한 것이다 . 또한 그 성과가 태양광이나 풍력의 출력이 불안정한 자연 에너지에 도입될 때 스마트 그리드용 2 차 전지의 개발에도 관련될 것이 기대되고 있지만 현재의 코스트 ∙ 기능으로는 실용적으로 감당할 수 있으리라 여겨지지 않는다 . 자동차용 ∙ 그리드용 모두에 있어서도 전지가 폭 넓게 보급되기 위해서는 현행 기술에서 보여지고 있는 극한을 넘는 고 용량화의 아이디어가 요구되고 있다 . 2 차 전지는 종합기술 ∙ 종합 시스템으로 연구개발의 스테이지에 따라 재료 , 디바이스 기술 , 회로이론 , 계통연계 ∙ 전력운용 등의 각 분야에 걸친 기술개발이 필요하다 . ◆ 향후 중요한 기반적 연구개발과제와 추진 방책 종합기술 ∙ 종합 시스템인 축전지는 정극 , 부극 , 전해질 , 그 외의 부분을 모두 포함한 상태에서 최대의 퍼포먼스가 발휘되어야 한다 . 이러한 시스템 전체를 볼 때 중요한 연구개발과제는 어떠한 재료를 선택하는가 만이 아니라 어떠한 조합으로 할 것인가 , 재료와 계면을 포함한 3 차원 구조를 어떻게 설계할 것인가 그리고 각 부의 밸런스를 어떻게 최적화 할 것인가가 중요하다 . 전지 기술의 열쇠는 나노 테크 ∙ 재료기술이며 특히 신 기술의 개발 , 재료의 조합과 점착제 ( 계면의 제어 ) 가 중요하다 . 전지의 특성을 결정하는 인자가 되는 에너지 밀도는 높은 전압이 얻어지는 양극의 재료를 사용하고 내부저항을 어떻게든 작게 하여 전류를 이끌어 낼 것인가가 중요하고 특히 전류를 끌어내는 부분의 계면제어가 가장 중요하다 . 이 때문에 전기반응의 기초적 이해 ∙ 해명이 필요하다 . 또한 안전성이나 고전압화의 양방의 밸런스를 얻기 위해서는 전해질이 중요한 열쇠가 되고 특히 유기재료의 새로운 가능성 , 신 재료의 창출이 요구된다 . 요구되는 어프로치로서는 이제까지의 연구개발에 의해 축척 되어 온 다양한 나노테크롤러지를 집적하여 실험 , 계측 , 이론 ∙ 계산과학의 융합에 의한 대처가 필수라고 여겨진다 . 보다 정확한 예측이나 재료 ∙ 디바이스 설계 하는 데는 멀티 스케일 ∙ 멀티 피직스 ( 물리학 ) 를 철저하게 활용하지 않으면 안 된다 . 축전지의 실험 엑스퍼트 ( 전문가 ) 와 설계기술 , 나아가 이론 ∙ 계산과학의 엑스퍼트가 적절한 타이밍에 협력작업을 해 나가는 것으로 앞으로의 길이 개척될 것이다 . 원자 ∙ 분자 레벨의 각각의 현상을 시뮬레이션하여 이것의 결과를 나노에서 메소 레벨로 매크로 스케일 ∙ 상위계층의 시뮬레이션에 연결해 나가는 수법의 개발이 필요하다 . 계측기술에 관해서는 재료를 구성한 원소의 위치동정이나 전지반응의 직접관측을 가능하게 하는 수법의 개발이 요구된다 . ◆ 인재육성 , 연구비 및 학회의 역할 ∙ 연대 연구기반의 강화에는 인재의 육성이 필수이다 . 그리고 이 때에는 글로벌 인재를 일본에 집적하는 동시에 젊은 연구자의 해외수행을 할 수 있는 구조의 구축이 요구된다 . 그리고 여기서는 해외의 유력연구기관과의 연대책에 대한 궁리가 필요하다 . 허브가 되는 연구자를 어떻게 길러 낼 것인가가 하나의 중요한 요소가 된다 . 또한 다른 분야에서의 신입 연구자를 어떻게 증가시킬 것인가가 중요하다 . 연구자로서는 난문의 해결이나 진정한 신규성이 많이 요구되고 있으며 전지의 과제가 새로운 과학에 연결된다는 것이나 이론적인 신 개념이 있다면 연구가 상당히 진전되는 등 학문적 깊이를 나타내는 과제로 번역하는 것이 중요하다 . 기업에서는 학문적으로 미 해명의 문제가 많이 남아 있으며 이것은 아카데미에 공개하여 번역하는 것이 필요하다 . 문제를 학문적으로 추구하는 것으로 생성되는 새로운 전개는 향후 충분히 얻을 수 있다 . 나아가 전지 연구인재의 장 ( 場 ) 확대를 위해서는 단기적인 성과에 얽매이지 않는 연구비도 필요하며 경쟁적 자금뿐만 아니라 계속적 ∙ 안정적인 자금에 의한 장기적인 인재를 육성해 나가는 것도 검토해야 한다 . 다른 분야의 융합은 간단하게 진행될 것이 아니라 장기적이며 다면적인 평가가 필요하다 . 그리고 이것이 존재함으로써 다른 분야의 연구자도 적극적인 도전이 가능하게 될 것이다 . 다른 분야의 연구가를 참가 시키는 것으로 새로운 시점이 도입되고 신 물질 등의 생성에 연결될 가능성이 기대된다 . 물리분야에서는 이론 면이나 계측기술 등에서 강력한 툴이나 성능을 가진 많은 전문가가 존재한다 . 취급하는 대상은 전기화학 분야의 연구자와 같음에도 불구하고 사용하는 언어에는 상당한 차이가 있어 언어의 차이가 참가의 장벽이 되고 있다 . 관련 프로젝트간이나 주요 학회 간의 연대 ∙ 융합을 시작으로 문제의 번역 중개가 가능하다면 새로운 아이디어의 창출에 이어질 것이라 여겨진다 . 다른 분야의 전문가 팀과 논의가 가능한 장을 계속적으로 구축해 나갈 것이 요구된다 . 목차 1. 워크숍 개최취지 2. 세션 1 3, 세션 2 4, 전체토론 5. 정리 |
| 출처 |
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| 원문URL |
본 보고서는 ( 독 ) 과학기술진흥기구 연구개발전략센터가 2011 년 1 월 27 일 에 개최한 과학기술미래전략 워크숍 「차차세대 (more advanced generation) 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술」에 관한 것이다 . 연구개발전략센터에서는 그린 이노베이션의 중심과제의 하나로 2 차 전지를 채택하여 2030 년 이후를 목표로 장기적 관점에 서서 현재 연구가 진행되고 있는 각 종 2 차 전지의 성능 , 기능 , 코스트 등의 면에서 전혀 발상이 다른 신 재료 ∙ 시스템에 의한 「차차세대 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술」의 가능성에 대하여 논의를 거쳐 연구개발의 방향성을 제시하는 것을 목적으로 하였다 . 일본에서는 이미 축전기술에 관한 국가 프로젝트 , 펀딩 프로그램이 복수 진행되고 있으나 그 상황 아래서 향후 연구개발과제와 진행상의 주요 과제 , 나아가 각 시책이나 관련된 연구 그룹이 상호 상승효과를 얻을 방책에 대하여 논의하였다 . 아래가 그 결과이다 . ◆ 현상인식 현재 2 차 전지 ∙ 축전 디바이스 기술은 주변상황의 격변하고 있다 . 원래 일본은 기술 ∙ 산업의 종합력에서는 국제적인 우위를 차지해 왔으나 사회 니즈 증대와 시장확대를 동반한 중국이나 한국의 격렬한 추격으로 일본의 전지 메이커의 마켓 쉐어은 내리막길에 있다 . 또한 「재출발」을 모색하고 있는 미국이나 산업경쟁력 강화책을 배경으로 한 중국 , 한국은 연구개발투자의 증대가 가속화하고 있어 관련 학술논문 수 쉐어 등에 있어서도 과거의 축척에 의존하는 일본의 지위가 상대적으로 저하하고 있다 . 그러므로 차차세대로의 준비로는 충분치 못하다고 할 수 있다 . ◆ 장래 니즈 2 차 전지의 용도는 크게 3 가지 방향성으로 분류된다 . 자동차 ∙ 운송기기용 ( 대형× 이 동형 ), 스마트 그리드용 ( 대형× 정치형 ), 유비쿼터스 모바일 기기용 ( 소형× 이동형 ). 각기 요구되는 기능 ∙ 성능이 다르기 때문에 설계사상 ( 思想 ) 이 중요하다 . 앞으로는 강한 시장 니즈로 전기 자동차용 2 차 전지 개발이 산업계를 중심으로 진행되어 나갈 것으로 예상된다 . 현재 자동차용 에너지 밀도 목표치는 700Wh/kg 을 나타내고 있으며 , 이를 위해서는 지금의 10 배의 에너지 밀도 향상이 필요하고 이것을 만약 2030 년에 실현하려고 생각한다면 향후 20 년간 , 2050 년이 된다면 40 년간 10 배 업을 실현시키지 않으면 안 된다 . 이 목표치는 종래의 리튬 이온 전지의 연장에서는 달성 불가능한 것이다 . 또한 그 성과가 태양광이나 풍력의 출력이 불안정한 자연 에너지에 도입될 때 스마트 그리드용 2 차 전지의 개발에도 관련될 것이 기대되고 있지만 현재의 코스트 ∙ 기능으로는 실용적으로 감당할 수 있으리라 여겨지지 않는다 . 자동차용 ∙ 그리드용 모두에 있어서도 전지가 폭 넓게 보급되기 위해서는 현행 기술에서 보여지고 있는 극한을 넘는 고 용량화의 아이디어가 요구되고 있다 . 2 차 전지는 종합기술 ∙ 종합 시스템으로 연구개발의 스테이지에 따라 재료 , 디바이스 기술 , 회로이론 , 계통연계 ∙ 전력운용 등의 각 분야에 걸친 기술개발이 필요하다 . ◆ 향후 중요한 기반적 연구개발과제와 추진 방책 종합기술 ∙ 종합 시스템인 축전지는 정극 , 부극 , 전해질 , 그 외의 부분을 모두 포함한 상태에서 최대의 퍼포먼스가 발휘되어야 한다 . 이러한 시스템 전체를 볼 때 중요한 연구개발과제는 어떠한 재료를 선택하는가 만이 아니라 어떠한 조합으로 할 것인가 , 재료와 계면을 포함한 3 차원 구조를 어떻게 설계할 것인가 그리고 각 부의 밸런스를 어떻게 최적화 할 것인가가 중요하다 . 전지 기술의 열쇠는 나노 테크 ∙ 재료기술이며 특히 신 기술의 개발 , 재료의 조합과 점착제 ( 계면의 제어 ) 가 중요하다 . 전지의 특성을 결정하는 인자가 되는 에너지 밀도는 높은 전압이 얻어지는 양극의 재료를 사용하고 내부저항을 어떻게든 작게 하여 전류를 이끌어 낼 것인가가 중요하고 특히 전류를 끌어내는 부분의 계면제어가 가장 중요하다 . 이 때문에 전기반응의 기초적 이해 ∙ 해명이 필요하다 . 또한 안전성이나 고전압화의 양방의 밸런스를 얻기 위해서는 전해질이 중요한 열쇠가 되고 특히 유기재료의 새로운 가능성 , 신 재료의 창출이 요구된다 . 요구되는 어프로치로서는 이제까지의 연구개발에 의해 축척 되어 온 다양한 나노테크롤러지를 집적하여 실험 , 계측 , 이론 ∙ 계산과학의 융합에 의한 대처가 필수라고 여겨진다 . 보다 정확한 예측이나 재료 ∙ 디바이스 설계 하는 데는 멀티 스케일 ∙ 멀티 피직스 ( 물리학 ) 를 철저하게 활용하지 않으면 안 된다 . 축전지의 실험 엑스퍼트 ( 전문가 ) 와 설계기술 , 나아가 이론 ∙ 계산과학의 엑스퍼트가 적절한 타이밍에 협력작업을 해 나가는 것으로 앞으로의 길이 개척될 것이다 . 원자 ∙ 분자 레벨의 각각의 현상을 시뮬레이션하여 이것의 결과를 나노에서 메소 레벨로 매크로 스케일 ∙ 상위계층의 시뮬레이션에 연결해 나가는 수법의 개발이 필요하다 . 계측기술에 관해서는 재료를 구성한 원소의 위치동정이나 전지반응의 직접관측을 가능하게 하는 수법의 개발이 요구된다 . ◆ 인재육성 , 연구비 및 학회의 역할 ∙ 연대 연구기반의 강화에는 인재의 육성이 필수이다 . 그리고 이 때에는 글로벌 인재를 일본에 집적하는 동시에 젊은 연구자의 해외수행을 할 수 있는 구조의 구축이 요구된다 . 그리고 여기서는 해외의 유력연구기관과의 연대책에 대한 궁리가 필요하다 . 허브가 되는 연구자를 어떻게 길러 낼 것인가가 하나의 중요한 요소가 된다 . 또한 다른 분야에서의 신입 연구자를 어떻게 증가시킬 것인가가 중요하다 . 연구자로서는 난문의 해결이나 진정한 신규성이 많이 요구되고 있으며 전지의 과제가 새로운 과학에 연결된다는 것이나 이론적인 신 개념이 있다면 연구가 상당히 진전되는 등 학문적 깊이를 나타내는 과제로 번역하는 것이 중요하다 . 기업에서는 학문적으로 미 해명의 문제가 많이 남아 있으며 이것은 아카데미에 공개하여 번역하는 것이 필요하다 . 문제를 학문적으로 추구하는 것으로 생성되는 새로운 전개는 향후 충분히 얻을 수 있다 . 나아가 전지 연구인재의 장 ( 場 ) 확대를 위해서는 단기적인 성과에 얽매이지 않는 연구비도 필요하며 경쟁적 자금뿐만 아니라 계속적 ∙ 안정적인 자금에 의한 장기적인 인재를 육성해 나가는 것도 검토해야 한다 . 다른 분야의 융합은 간단하게 진행될 것이 아니라 장기적이며 다면적인 평가가 필요하다 . 그리고 이것이 존재함으로써 다른 분야의 연구자도 적극적인 도전이 가능하게 될 것이다 . 다른 분야의 연구가를 참가 시키는 것으로 새로운 시점이 도입되고 신 물질 등의 생성에 연결될 가능성이 기대된다 . 물리분야에서는 이론 면이나 계측기술 등에서 강력한 툴이나 성능을 가진 많은 전문가가 존재한다 . 취급하는 대상은 전기화학 분야의 연구자와 같음에도 불구하고 사용하는 언어에는 상당한 차이가 있어 언어의 차이가 참가의 장벽이 되고 있다 . 관련 프로젝트간이나 주요 학회 간의 연대 ∙ 융합을 시작으로 문제의 번역 중개가 가능하다면 새로운 아이디어의 창출에 이어질 것이라 여겨진다 . 다른 분야의 전문가 팀과 논의가 가능한 장을 계속적으로 구축해 나갈 것이 요구된다 . 목차 1. 워크숍 개최취지 2. 세션 1 3, 세션 2 4, 전체토론 5. 정리 |
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