국제 전기 표준 회의(IEC; International Electrotechnical Commission)와 독일 프라운호퍼 시스템 및 혁신 연구소(ISI; Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research) 소속의 연구진이 수행한 새로운 연구는 나노기술(nanotechnology)이 에너지 분야, 특히 에너지 저장(energy storage)과 태양 에너지(solar energy) 분야에 상당한 이득을 초래할 것이라는 사실을 확인했다. 개선된 재료 효율성과 감소된 제조비용은 이 분야에서 나노기술이 이미 구현한 실제적인 경제 이득이며 시작에 불과하다고 동 연구는 제안했다. 나노기술을 적용함으로써 배터리 저장 용량이 확장될 수 있으며, 태양 전지는 보다 더 저렴하게 제조될 수 있다. 태양 전지 또는 전기 자동차를 위한 배터리의 수명이 증가될 수 있으며, 이러한 이득은 모두 나노기술의 지속적인 개발 덕분이다.

IEC의 위임으로 수행된 “태양 에너지와 에너지 저장 분야에서 나노기술”이라는 제목의 연구에서 프라운호퍼 ISI는 전체 범위의 나노재료가 지속적인 기술 진보에서 중요하게 될 것이라는 사실을 확인했다.

1. 나노 재료의 증가
연구의 핵심적인 발견은 이미 중요한 역할을 하고 있는 나노 기술이 산업과 연구 부분에서 특별한 관심을 끌게 될 것이라는 점이다. ① 유기 및 인쇄 전자기기(organic and printed electronics), ② 나노-코팅(nano-coatings), ③ 나노-복합체(nano-composites), ④ 나노-유액(nano-fluids), ⑤ 나노-촉매(nano-catalysts), ⑥ 나노탄소(nanocarbons) 및 ⑦ 나노-전극(nano-electrodes) 등과 같은 나노 기술은 특별한 중요성을 부여받게 될 것이라고 동 연구는 전망했다. 이러한 7가지 기술은 기술적 보고서에서 2가지 포괄적인 로드맵의 기본적인 형태를 유지한다.

예를 들면, 결정성 실리콘 태양 전지 또는 유기 태양 전지의 일광 및 에너지 생산에서 나노기술의 적용이 가능하거나 상당히 증가하고 있다. 이러한 제품의 제조에 대해서도 역시 더 적은 재료와 더 비용 효율적인 방안이 요구되고 있다. 에너지 저장 용량은 리튬 이온 배터리를 위한 나노재료의 사용으로 상당히 개선될 것이다. 리튬 이온 배터리는 1990년대 초반 이후 에너지 저장을 위한 가장 중요한 배터리 기술이다. 이 기술은 특히 전기 자동차의 지속적인 수요 증가 관점에서 중요하고, 이 기술의 성공은 배터리 수행력 및 주행 거리 확장과 직접적인 상관관계를 가진다.

2. 태양 발전 생산과 에너지 저장
프라운호퍼 ISI에서 이 연구의 프로젝트 책임자인 Bjorn P. Moller 박사는 나노기술이 혁신을 이룰 수 없는 분야에 적용되는 것과는 달리 태양 발전과 에너지 저장의 대규모 적용이 가능할 것으로 확신하고 있다.

Moller는 2035년에 전 세계 에너지 생산에서 화석 연료가 차지하는 비율은 75%까지 감소될 수 있을 것이라고 가정할 수 있다고 밝혔다. 이러한 사실은 재생 에너지가 전반적인 에너지 생산에 있어서 상당히 더 중요한 기여를 할 필요가 있다는 것을 암시한다. 따라서 에너지 저장을 개선하는 나노기술의 도움으로 태양 전지와 같은 핵심 기술의 추가적 개발이 매우 중요하다. 일부 분야에서 나노기술은 성공에 대한 핵심이 될 것이다. 재생 에너지의 간헐성을 완화시키는데 나노기술은 상당한 가능성을 가진다.

3. 에너지 도전 과제를 해결하는데 있어서 나노기술의 역할
이 연구의 목적은 나노기술의 가능성을 평가하는 것이며, 에너지 도전 과제를 해결하는데 나노기술의 추가적인 역할은 IEC가 이러한 기술의 폭넓은 확대를 가능하게 하는 종류의 연구를 이해하는데 도움을 줄 것이라고 IEC 사무총장이며 CEO인 Frans Vreeswijk은 밝혔다. 2035년까지 전 세계 에너지 수요가 30%가까이 증가할 것이라는 예측의 배경 이면에는 상당한 재생 에너지가 그리드에 통합될 것이며, 새로운 나노재료를 포함한 나노기술이 성공적인 재생 에너지와 에너지 저장 통합에 핵심이 될 수 있다는 사실을 이 연구는 발견했다.

태양 에너지와 에너지 저장 분야에서 나노기술을 연구하는 기술적 보고서는 태양 에너지와 저장의 이용에 대한 계획을 수립하는 데 상당한 기여를 하게 될 것이다.

 

 

 

 

A new study from the IEC (International Electrotechnical Commission) and the Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI has found that nanotechnology will bring significant benefits to the energy sector, especially to energy storage and solar energy. Improved materials efficiency and reduced manufacturing costs are just two of the real economic benefits that nanotechnology already brings these fields and that's only the beginning. Battery storage capacity could be extended, solar cells could be produced cheaper, and the lifetime of solar cells or batteries for electric cars could be increased, all thanks to continued development of nanotechnology.
 
In the study, "Nanotechnology in the sectors of solar energy and energy storage" commissioned by the IEC (International Electrotechnical Commission), the Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI found that there is a whole range of nanomaterials which will grow in importance as technology continues to advance.
 
The rise of nanomaterials
 
A key finding of the study is that technologies where "nano" already plays an important role will be of special interest for industry and research. The following nanomaterial technologies will be of particular importance: "organic and printed electronics", "nano-coatings," "nano-composites", "nano-fluids", "nano-catalysts", "nanocarbons" and "nano-electrodes". These seven technology profiles form the basis for two comprehensive roadmaps in the technical report.
 
For example, through the use of nanotechnology the light and energy generation of crystalline silicon solar cells or organic solar cells can already be enabled or significantly increased. Their manufacturing also requires less material and is more cost-efficient. Energy storage capacity will significantly improve with the use of nanomaterials for lithium-ion batteries. This is by far the most important battery technology for energy storage since the early 1990s. It is especially important in view of the constantly increasing demand for electric vehicles, whose success is also directly linked to battery performance and resulting range extension.
 
Large-scale application in solar power generation and energy storage
Dr. Björn P. Moller, project leader of this study at Fraunhofer ISI is convinced that everything points to its large-scale application in solar power generation and energy storage, unlike many other fields where nanotechnology has been unable to make a break-through.
 
Moller said, "It can be assumed that in 2035 the share of fossil fuels in global energy production will have decreased to 75 percent. This implies that renewable energy will need to contribute significantly more to the overall energy generation. It is therefore crucially important that key technologies such as solar cells are further developed with the help of nanotechnology and that energy storage is improved. In some areas nanotechnology may even be a key to success. There is great potential for nanotechnology to help to mitigate the intermittency of renewable energy."
 
Role of nanotechnolgy in addressing the energy challenge
"Commissioning this study to evaluate the potential of nanotechnologies and the future role of nanomaterials in addressing the energy challenge helps the IEC to understand the kind of work that it needs to undertake to enable the broad roll out of these technologies," said IEC General Secretary and CEO Frans Vreeswijk. "Against the backdrop of an anticipated 30% increase of global energy demand by 2035 and the significant expansion of renewable energy coming into the grid, the study has found that nanotechnologies including new nanomaterials, could be a key to successful renewable energy and energy storage integration."
 
The Technical Report of the study Nanotechnology in the sectors of solar energy and energy storage will be of great use for those planning the use of solar energy and storage, whether they make products, use those products to generate and store electricity, or organize and regulate the use of the electric energy produced.

 

[원문출처 : http://www.energyharvestingjournal.com/articles/nanotechnology-may-be-key-to-solar-energy-and-energy-storage-00006283.asp?sessionid=1]