[인터뷰] 이병국(전자전기공학부) 교수, 2차전지 산업
- 정보통신대학
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- 2021-11-11
안녕하세요. 정보통신대학 기자단 소속 반도체시스템공학과 알리미 양준서와 조현진입니다.
2차전지 산업에 관련하여 이병국 교수님과 인터뷰를 진행했습니다.
자기소개를 간단히 부탁드립니다.
정보통신대학 전기전자공학부에서 에너지메카트로닉스 연구실을 운영하고 있고 전공분야는 전력전자입니다.
전력전자란 다양한 에너지원을 부하가 요구하는 특성에 맞게 변환하는 기술이며 전력용반도체스위칭소자를 사용하여 컨버터, 인버터 및 제어알고리즘을 개발하여 특정 목적을 달성합니다.
전력전자의 활용방안으로는 전기자동차용 유무선충전기, 태양광/연료전지 등의 신재생에너지용 전력변환장치, 배터리를 이용한 에너지저장장치 및 가정에서 사용하는 여러 생활가전기기용 전력변환장치 등이 있습니다.
먼저, 2차 전지는 주로 어느 산업에서 사용되는지 설명 부탁드립니다.
2차 전지는 거의 모든 산업에 사용됩니다. 휴대폰, 로봇청소기, 무선 청소기와 같이 독립 전원을 필요로 하는 응용분야에 배터리가 사용된다. 전기자동차 역시 엔진을 대신하는 전원이 필요하기 때문에 배터리가 사용이 된다. 또한, 배터리에 에너지를 저장했다가 사용하는 에너지저장장치 (ESS: Energy Storage System)에서도 주로 사용된다.
2차 전지가 이용되는 산업에서, 현재 이목을 끌고 있는(선두를 이끌고 있는) 분야는 무엇인지 궁금합니다.
주저할 것 없이 전기자동차에 사용되는 배터리입니다. 기존의 엔진을 대신하여 자동차 구동모터에 전원을 공급하는 에너지원으로서 배터리가 사용된다. 또한, 전기자동차에 사용되는 배터리의 상태를 관리하는 장치를 BMS라고 하며 배터리는 몸체 BMS는 두뇌라고 할 수 있다. 여러 개의 셀을 직렬병렬로 연결하여 하나의 배터리팩을 구성하는데 배터리팩을 구성하는 셀 하나하나가 최대한 비슷한 상태로 관리가 되어야하며 충전이나 방전을 할 때 상한 전압 및 하한전압의 범위를 넘어서지 않아야 한다. 또한, 온도에 따라서 배터리의 상태가 변화하고 시간이 지나면서 수명도 변하기 때문에 이런 전반적인 상황을 고려해서 배터리를 최적의 상태로 관리하는 BMS는 중요한 역할을 한다.
2차 전지는 여러 번 충전할 수 있더라도 수명이라는 게 존재하는데 수명을 늘리거나 효율을 극대화하기 위해서는어떤 노력이 필요한가요?
배터리의 수명을 늘리기 위해서는 여러가지의 방법이 있지만 배터리 온도 관리가 매우 중요하다. 배터리를 짧은 시간안에 충전하기 위해서는 높은 전류로 충전을 하면 되겠지만 배터리에서 열이 발생해서 배터리 수명에 큰 문제가 생긴다. 따라서 높은 전류를 감당할 수 있는 재료, 화학측면에서 배터리자체적인 개발이 1차적으로 중요하며 현재 배터리 기술수준에서는 충전전류에 따른 배터리 온도관리가 중요하다.
2차 전지가 가지고 있는 단점과 이를 보안하려면 어떻게 해야 하나요?
1차적으로는 성능 좋은 배터리가 개발이 되어야한다. 성능 좋은 배터리란 가볍고 작으면서 많은 에너지를 저장할 수 있는 배터리며 높은 전류로 충방전해도 무리가 없는 배터리라고 할 수 있다. 이는 재료, 화학 분야에서 해결을 해야 할 문제이고 앞에서 얘기한대로 배터리는 시스템에서 에너지원으로 활용되기 때문에 부하의 특성에 따라 많은 영향을 받는다. 따라서 배터리를 사용하는 응용분야에서는 부하에 대한 특성을 정확히 이해하고 배터리를 활용해야 한다.
학생들에게 하고 싶은 조언
‘재밌게 살아라~!’ 재미있게 살기 위해서는 내가 좋아하는 일을 평생 할 수 있어야 한다. 이러기 위해서 대학생활동안 전공수업을 다양하게 들으면서 내가 관심있는 분야를 정하는 것이 중요하다. 성적이 잘 나오는 과목, 지금 사회에서 인기있는 전공이 내 전공이 되는 것은 아니고 내가 좋아하는 분야를 선택해야 평생 재미있게 살 수 있다.
또한, 학부기간 동안 교수님들과 최대한 상담을 많이 하면서 많은 조언을 듣고 인생 진로를 결정하는데 도움을 받기를 권장합니다. 마지막으로 살다보면 지칠때가 많이 생길 테니 이럴 때마다 삶의 활력을 얻기 위해서 내가 좋아하는 취미생활을 꼭 갖기를 바랍니다. 운동이 될 수도 있고 음악이 될 수도 있고 여행이 될 수도 있습니다.
그 어떤것이라도 건전한 취미생활을 통해서 삶에 에너지를 얻으면서 내가 좋아하는 분야의 일을 할 수 있기를 바랍니다. 대학 4년은 누구에게나 주어진 공평한 기회입니다. 4년동안에 대학 졸업 후 나머지 40년 이상의 세월을 재미있고 활기차게 살 수 있는 기반을 마련하기를 바랍니다.
"지금까지 이병국 교수님과 인터뷰였습니다.
부족한 저희에게 친절하고 쉽고 자세하게 인터뷰에 응해 주신 이병국교수님께
다시 한번 감사의 인사 말씀을 드립니다. 교수님 인터뷰 감사합니다."