글로벌 IT 기업인 애플과 삼성전자가 차세대 배터리 기술 경쟁에 나섰다. 자체 충전 및 용량 확대 등 개선된 배터리 개발에 업계의 관심이 쏠리고 있다.

■ 애플, 태양충전 특허권으로 '혁신' 쓸까

디지털트렌드-페이턴틀리애플 등 미국 IT 전문 매체들에 따르면, 애플이 스마트기기 디스플레이 표면에 태양전지 센서를 탑재하는 특허권을 제출했다. 이를 통해 태양광 충전식 아이폰이 생산될 것으로 전망하고 있다.

▲ 태양전지 센서를 탑재한 아이폰 가상 이미지. 디지털트렌드 캡쳐

태양광 충전 형식의 기기가 개발되면 무선충전 등 별도의 액세서리를 갖추지 않아도 어디서나 충전이 가능해진다. 기존 무선충전이 자기장을 기반으로 한 것과는 달리 태양 자체의 에너지를 사용하므로 인체에도 무해하다.

애플이 제출한 특허권은 다양한 IT 기기에도 접목할 수 있도록 설계됐다고 현지 외신들은 보도했다. 키보드나 마우스 등 PC 주변기기와 태블릿 등에 탑재해 사실상 '충전'의 개념이 사라진다는 것이다. 업계에서는 터치 입력과 태양전지의 조합을 통해 차세대 스마트 기기가 만들어질 것으로 기대하고 있다.

현재까지는 가능성을 보고 있는 단계이기 때문에 과열 현상 등 일부 문제점들은 차후 보완될 것으로 업계는 보고 있다.

■ 삼성, 차세대 소재 활용해 배터리 용량 늘린다

삼성전자는 그래핀(Graphene)을 활용한 배터리 용량 확대에 주력하는 모습이다. 그래핀은 벌집 모양으로 배열된 평면들이 쌓여 있는 흑연의 한 층을 말한다. 이 물질은 구리와 실리콘보다 약 100배 가량 전자 이동성이 빠르다. 전기적 특성을 통해 초고속 반도체, 디스플레이, 태양전지 등에 활용되고 있다.

삼성전자 종합기술원(기술원)은 상용 리튬이온전지보다 2배에 가까운 에너지 밀도를 구현하는 고결정 그래핀 코팅 실리콘 음극소재 기술을 개발했다.

리튬이온전지는 지난 1991년 최초로 상용화된 후 모바일 기기와 전기 자동차 등에서 활용되고 있다. 그러나 최근 용량의 한계점이 제기되면서 고용량 전지소재에 대한 개발이 화두로 떠오르고 있다.

기술원 연구진은 이러한 문제점을 해결할 수 있다고 설명했다. 이 기술은 물리적 강도와 전기 이동성이 빠른 그래핀의 특성을 활용해 충·방전 중 부피 팽창으로 인한 구조의 붕괴를 막을 수 있다. 높은 내구성을 지닌 대용량의 음극 소재 개발이 가능하다고 기술원 측은 덧붙였다. 상용 리튬이온전지에 적용하면 두 배에 가까운 에너지밀도를 구현할 수 있다는 것이다.

▲ SiC-free 그래핀 직성장 실리콘 음극 소재를 이용한 고용량 고내구성 리튬이온전지 구현 연구 그래픽. 삼성전자 종합기술원 제공

관련 기술은 미국, 유럽, 중국, 한국 등에 총 5건의 특허를 출원한 상태다. 또 과학저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인에 'SiC-free(Silicon carbide-free) 그래핀 직성장 실리콘 음극 소재를 이용한 고용량 리튬이온전지 구현'이라는 제목으로 게재됐다.

업계의 관계자는 "글로벌 시장에서 1·2위를 다투는 애플과 삼성전자의 경쟁이 배터리 기술로 옮겨졌다"며 "연내 출시되는 아이폰6S나 갤럭시노트5 등에 탑재되기는 어려우나 상용화 후 업계에 큰 반향을 불러올 것으로 보인다"고 말했다.

채성오기자 cs86@sporbiz.co.kr

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