오스트레일리아 기관인 CSIRO는 상업적으로 이용 가능한 양자 배터리를 개발하기 위해 '잠재적 개발 파트너'를 찾고 있습니다.
호주 연구팀이 배터리 기술의 혁명을 위한 디딤돌이 될 수 있는 양자 배터리(quantum battery)를 개발했습니다. 이 시제품은 개념 증명(proof of concept) 수준에 머물러 있으며, 용량 역시 불과 수 기가전자볼트(billion electron volts)에 불과합니다. 이 연구의 책임 연구원인 CSIRO(호주 국가 과학 기관)의 제임스 쿠아치(Dr. James Quach) 박사는 이를 두고 "매우 작아 실제로 유용한 기기를 구동하기엔 충분하지 않다"고 설명했습니다. 하지만 Light: Science and Applications 저널을 통해 공개된 완전 기능 시제품에 대한 연구 진행 과정은 미래에 대한 매우 유망한 신호탄입니다.
우선, 이 배터리는 완전히 충전되는 데 펨토초(femtoseconds, 즉 1조분의 1초)가 걸렸고, 에너지는 나노초 동안 저장되었습니다. 기록된 6자릿수 규모의 이 현저한 차이는 쿠아치 박사가 충전하는 데 1분이 걸리지만 궁극적으로 "몇 년 동안" 전력을 유지하는 배터리와 유사한 수준이라고 평가합니다.
이론적으로 완전히 기능하는 양자 배터리는 경이적인 속도로 충전할 수 있으며, 레이저를 이용해 원격 충전하는 것까지 가능합니다. 쿠아치 박사는 드론 기술에의 잠재적 응용 분야를 언급하며, "비행 중에도 충전할 수 있다"고 말했습니다. 나아가 이 기술이 전기차 산업에 혁명을 가져올 것이라 확신하며, "기술이 성숙해지면... 차량을 주유소에 세우고 충전할 필요 없이, 이동 중에도 충전할 수 있게 될 것"이라고 전망했습니다.
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이 모든 핵심은 배터리가 어떻게 설계되어 작동하느냐에 달려 있습니다. 일반적인 배터리(conventional batteries)의 경우, 배터리 용량이 클수록 충전 시간이 길어지는 경향이 있습니다. 반면 양자 배터리는 이 공식을 완전히 뒤집습니다. 쿠아치 박사가 설명한 '결맞음 효과(collective effects)'라는 매우 독특한 특성 덕분에, 여러 개의 양자 배터리 셀이 그룹으로 모일수록 충전 속도가 빨라지는 것입니다. 양자 배터리는 기존 배터리처럼 화학적 특성에 의존하는 것이 아니라, 양자 역학(quantum mechanics)을 기반으로 하며, 아원자 입자의 특이한 속성으로 모든 셀들이 상호 연결됩니다.
이 연구에 참여하지 않은 퀸즐랜드 대학교의 양자 기술 책임 연구원인 앤드류 화이트(Andrew White) 교수는 깊은 인상을 받았습니다. 화이트 교수는 이 "굉장히 멋진 연구"가 이 기술이 단순한 이론이 아니라 실제로 "작동하는 시제품"임을 입증했다고 평가합니다. 화이트 교수는 이 기술이 "당분간" 새로운 전기차에 적용되기는 어렵다고 보지만, 가장 먼저 큰 영향을 미칠 분야는 오히려 양자 컴퓨터가 될 것이라고 믿습니다. 또한 양자 배터리가 이 컴퓨터들을 구동하는 데 있어 필수적이라고 강조했습니다.
이러한 기술 발전은 미래 에너지 분야의 패러다임을 바꿀 잠재력을 가지고 있습니다.