최근 전기 자동차 배터리 연구를 통해 광선검에 적합한 배터리를 개발한 방법.
으로 리처드 로저스
광선검 지식 소개
이만큼 우리의 상상력을 사로잡은 물건은 드뭅니다. 광선검 가지고 있습니다. 먼 은하계에서 온 이 상징적인 무기는 선과 악, 빛과 어둠의 전투의 상징이 되었습니다. 빛나는 칼날은 즉시 알아볼 수 있으며 사용하는 사람의 성격을 드러내죠. 광선검의 색은 제다이로서 평화와 화합을 추구하는지, 시스으로서 힘과 권력을 추구하는지를 나타냅니다. 이 색상과 칼날 자체는 카이버 크리스탈 무기에 동력을 공급하는 칼자루에 있습니다[2].
광선검의 칼날은 거의 모든 재료를 절단할 수 있는 에너지 플라즈마[3]입니다. 전통적으로 제다이는 아주 일찍부터 이 수정을 찾아 첫 광선검을 만들기 위한 퀘스트를 시작합니다. 카이버 크리스탈은 포스에 민감하고 그 힘을 사용하는 제다이와 유대감을 형성하며, 제다이 개개인의 성격에 따라 색을 띠는 것으로 알려져 있습니다. 시스 또는 다크 사이드 사용자의 경우 포스를 통해 카이버 크리스탈을 정복할 수 있으며, 이 경우 크리스탈이 빨간색으로 변합니다[4].
포스 은 "은하계를 하나로 묶어주는 생명체가 만들어낸 신비한 에너지 장"입니다. 제다이나 시스처럼 포스의 에너지에 민감한 사람들에게는 강력한 능력이 부여됩니다. 포스는 또한 학자들에 의해 완전히 이해되지 않은 자체적인 의지가 있는 것으로 알려져 있습니다[5].
스타워즈 비주얼 사전에서 광선검에 외부 충전 포트가 있음을 알 수 있고, 에피소드 1에서 오비완이 퀴곤에게 "광선검은 가끔 재충전해야 한다는 것을 알고 있습니다."라고 말하기 때문에 광선검을 재충전해야 한다는 것을 알고 있습니다.또 [광선검] 전원을 끄는 걸 깜빡하셨군요, 그렇죠? 재충전하는 데는 오래 걸리지 않지만, 이 교훈을 얻었기를 바랍니다..."[6] 이것은 충전식 에너지 저장 장치(배터리)가 포함되어 있음을 확인시켜 줍니다. 스타워즈 세계관에서는 이 에너지 저장 장치를 "디아튬 파워 셀"[7, 8]로 알고 있습니다. 오늘날의 리튬 이온 배터리 기술과 비교하면 어떤 차이가 있을까요? 40년 넘게 우리의 상상력을 사로잡은 상징적인 무기를 실제로 구현하는 데 얼마나 가까워졌을까요?
광선검 분석
A 레트 알랭 박사의 이전 연구 는 스타워즈 에피소드 1에서 퀴곤 진이 커다란 금속 문을 뚫는 장면을 사용하여 광선검에 필요한 에너지의 양을 계산했습니다. 강철이나 기타 가상의 재료를 녹이는 데 필요한 열 에너지를 계산할 수 있습니다. 방폭문의 실제 재료 특성을 알 수 없고 문을 절단하는 데 걸리는 시간도 알 수 없기 때문에 넉넉한 추정치가 사용되었습니다. 광선검의 전력 요구량을 계산하는 데 사용된 관대한 추정치는 ~2.016×10^8J의 에너지와 28kW의 전력을 산출합니다[10].
광선검 칼자루에 들어갈 만큼 작은 크기의 배터리는 오늘날 우리 은하계가 가진 어떤 기술보다 훨씬 뛰어납니다. 그러나 이러한 연구는 스타워즈 세계의 상징인 광선검의 핵심 구성 요소를 설명하지 못합니다: 카이버 크리스탈. 카이버 크리스탈을 설명하면 우리가 생각했던 것과는 매우 다른 그림이 그려지는데, 이는 생각보다 현실에 가까울 수 있습니다. 카이버 크리스탈은 에너지를 생성하지는 않지만 포스를 통해 에너지를 기하급수적으로 증폭하고 전달하므로 광선검은 작은 디아튬 파워 셀만 있으면 작동할 수 있습니다.
내부 배터리]는 광선검을 활성화하기 위한 한계 에너지를 제공하는 데만 필요하며, 이는 배터리와 점화 플러그가 자동차의 엔진을 시동하는 것과 개념적으로 유사합니다.
카이버 크리스탈 & 포스
카이버 크리스탈의 채널 및 증폭 포스 에너지, 즉 광선검의 배터리(디아튬 파워 셀)만으로 전력 수요를 충족할 필요는 없습니다. 배터리와 점화 플러그가 자동차의 엔진을 시동하는 것과 개념적으로 유사한 방식으로 작동을 위한 한계 에너지만 제공하면 됩니다. 이는 포스가 아닌 사용자도 광선검을 사용할 수 있는 이유이기도 한데, 수정과 광선검은 여전히 디아튬 파워 셀의 한계 에너지를 가지고 있지만 포스와 결합된 진정한 제다이 또는 시스만이 무기의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있기 때문이죠.
포스와의 연결은 카이버 크리스탈이 광선검의 플라즈마 블레이드와 그 안에 들어 있는 자기장에 동력을 공급할 수 있게 해줍니다. 광선검이 디아튬 파워 셀에 저장된 에너지로 활성화되면 카이버 크리스탈은 포스를 통해 무기에 전력을 공급하고 내부 파워 셀(배터리)을 지속적으로 재충전하는 통로 역할을 합니다.
인류는 아직 포스와 같은 거의 무한한 우주 에너지의 원천을 전달할 수 있는 크리스탈을 발견하지 못했지만 최근 연구 Wiley의 Angewandte Chemie(응용 화학) 과학 저널에 게재된 [11]은 널리 사용되는 인산이수소칼륨 결정보다 13배 이상 더 효율적인 새로운 유형의 결정인 "CBGO"를 보여주었습니다. CBGO 결정은 "통과하는 에너지에 갑작스러운 변화를 일으킬 수 있으며" 레이저 빔의 주파수를 두 배로 높일 수 있습니다[12]. 이는 "올바른" 결정이 에너지를 증폭하여 강력한 무기를 만들 수 있다는 개념을 뒷받침합니다.
스타워즈 세계관에서 포스가 어떻게 작동하는지 정확히 알 수는 없지만, 포스의 힘을 측정하는 데 도움이 되는 몇 가지 예가 있습니다. Dr. 렛 알랭이 파워를 계산합니다. 다스베이더가 포스를 통해 사람들을 들어올리는 모습[14], 그리고 엔지니어 랜달 먼로가 파워를 계산하고 있습니다. 요다는 루크의 엑스윙 전투기를 다고바의 늪에서 끌어올리는 데 사용했습니다[15]. 이 두 사례는 각각 3kW와 19.2kW의 전력을 보여줍니다. 이는 팬텀 메너스에서 퀴 곤 진이 광선검으로 방폭문을 뚫는 데 필요한 28kW의 전력에 이미 근접한 수치입니다; 디아튬 파워 셀이 아니라 포스의 우주 에너지를 전달하는 카이버 크리스탈이 주 동력원임을 확인했습니다.
따라서 광선검에 전력을 공급하는 지구의 배터리 기술에 대한 질문은 손전등 크기에 28kW를 담을 수있는 전력 밀도에 관한 것이 아닙니다. 주기 수명 광선검 '배터리'는 재충전이 가능하지만 수명이 평생 이상 지속될 것으로 예상되기 때문입니다.
광선검에 전력을 공급하는 배터리 기술의 문제는 손전등 크기에 28kW를 담을 수 있는 에너지 밀도에 관한 문제가 아니라 주기 수명.
전기 자동차(EV) 연구가 주도하는 배터리 트렌드
지구상에서 우리가 사용하는 기기에 전력을 공급하는 배터리는 역사적으로 100회 또는 극단적인 경우 1000회 초반으로 제한되어 왔습니다. 이러한 사이클 수명의 한계는 광선검에는 충분하지 않으며, 오늘날 우리가 직면한 최신 전기 자동차 및 그리드 스토리지 애플리케이션에도 충분하지 않습니다. 지난 10년 동안 리튬 이온 및 기타 배터리 화학 분야에서 엄청난 발전이 이루어졌습니다. 연구자들은 10,000~100,000회 범위의 수명을 가진 배터리를 목표로 하고 있으며, 이는 광선검의 성능과 비슷해지기 시작할 것입니다.
배터리 연구자들이 직면한 가장 큰 과제 중 하나는 10,000회 이상 지속될 것으로 예상되는 배터리를 테스트하는 데 걸리는 시간입니다. 배터리가 1000회만 지속될 것으로 예상되는 경우, 기존에는 수백 번의 충전/방전 주기로 테스트하여 정확한 수명을 예측했지만, 이제는 배터리가 10,000회 이상 지속되어야 하기 때문에 기존의 충전/방전 주기를 사용하여 셀 성능 저하를 예측하는 데 너무 많은 시간이 소요되고 개발 프로세스에 병목 현상이 발생하게 됩니다. 지난 10년 동안 배터리 기술의 발전은 상대적으로 더디게 진행되었는데, 이는 새로운 소재에 대한 연구를 수행하고 10,000회 이상의 수명 주기 동안 배터리 성능 저하를 예측하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문입니다.
새로운 희망
희망이 있습니다! 전기차 배터리 연구자들은 새로운 배터리 소재를 연구해 왔을 뿐만 아니라 개발 프로세스 속도를 높이기 위한 새로운 배터리 테스트 방법. 포드 자동차는 배터리 테스트 장비 제조업체인 아빈 인스트루먼트, 샌디아 국립연구소와 파트너십을 맺었습니다. 새로운 "고정밀 배터리 테스트 장비"배터리에서 일어나는 아주 작은 변화도 확인할 수 있습니다[17,18].
이 획기적인 배터리 테스트 장비 기술 [19]는 새로운 테스트 방법과 데이터 분석을 가능하게 했습니다. 배터리에서 일어나는 아주 작은 변화를 확인함으로써 연구자뿐만 아니라 AI [20]를 통해 배터리 예측을 위한 새롭고 개선된 지표를 조기에 개발하고 새로운 배터리 소재를 시장에 출시하는 과정을 가속화할 수 있습니다.
전기차 배터리 테스트도 일정한 충전/방전 주기에서 온도 제어를 포함한 매우 동적인 실제 사이클 프로필로 바뀌는 추세입니다. 연구 결과에 따르면 배터리의 장기적인 성능을 정확하게 예측하려면 배터리를 최종 용도와 일치하는 방식으로 테스트해야 합니다[21]. 전기 자동차 애플리케이션은 지난 10년간 배터리 연구의 가장 강력한 원동력 중 하나였습니다. 따라서 전 세계 정부는 표준화되었지만 매우 동적인 사이클 프로파일을 사용하여 다음과 같은 몇 가지 표준을 만들었습니다. 전기 자동차 배터리 테스트 [22]. 또한 대부분의 전기차 제조업체는 배터리 기술을 평가하기 위해 자체적인 실제 테스트 프로필과 지표를 개발했습니다.
리튬 이온을 넘어서는 새로운 배터리 소재도 연구되고 있습니다. 실리콘, 나트륨, 황, 전고체 배터리, 금속-공기 배터리 등이 최근 주목받고 있습니다. 차세대 솔루션을 제공합니다. A 최근 금속-공기 배터리의 획기적인 발전 는 배터리 수명을 100회 미만에서 3,000회 이상으로 개선했습니다[23]. 이는 배터리 화학과 성능의 한계를 지속적으로 확장하고 있는 수많은 뛰어난 과학자들 중 한 예에 불과합니다. 이와 같은 지속적인 기술 도약이 전기차 배터리와 라이트세이버 사이클 수명에 대한 목표를 달성하는 데 필요합니다.
그렇다면 광선검을 위한 배터리 기술이 있을까요?
저희는 다음과 같은 사실을 알게 되었습니다:
- 광선검은 카이버 크리스탈로 구동되며, 내부 에너지 저장소(디아튬 파워 셀)는 플라즈마 블레이드를 활성화하는 데만 사용되며 동력을 공급하는 데는 사용되지 않습니다.
- 광선검의 내부 디아튬 파워 셀은 충전식입니다.
- 디아튬 파워 셀은 그 수명이 엄청나게 길어야만 많은 사람들이 사용하는 것보다 오래 사용할 수 있습니다(최소 50~100년).
- 지난 10년 동안 더 오래 지속되는 전기차 배터리에 대한 필요성으로 인해 광선검에 필요한 것과 유사한 사이클 수명 목표가 높아졌습니다.
- 더 오래 지속되는 배터리의 주요 과제 중 하나는 개발 과정에서 10,000회 이상의 수명을 예측하기 위해 테스트하는 데 걸리는 시간입니다.
- 미국 정부와 주요 산업 업체[포드, 아빈, 샌디아]는 지난 5년간 배터리 연구자들이 사용하는 테스트 장비의 주요 기술 발전을 지원하여 개발 과정과 사이클 수명 지표를 가속화할 수 있도록 했습니다.
- 진정한 고정밀 배터리 테스트 장비를 통해 연구원들은 테스트 초기에 열악한 테스트 장비로는 식별할 수 없는 성능 저하의 추세와 징후를 확인할 수 있습니다.
결론은 조건부 yes최신 리튬 이온 및 기타 첨단 화학 배터리는 광선검에 필요한 사이클 수명을 달성할 수 있으며 계속 개선되고 있습니다. 진정한 고정밀 테스트 장비가 더 널리 사용되고 AI가 데이터를 분석하기 시작하면 개선 속도는 더 빨라질 것으로 예상됩니다. 하지만 광선검이 포스의 우주 에너지를 증폭하고 전달하려면 아직 우리 은하계에서 발견되지 않은 카이버 크리스탈이 필요합니다.
아빈 인스트루먼트 는 진정한 고정밀 배터리 테스트 장비의 선도적인 제조업체입니다. 만 배터리 전류가 2A보다 큰 경우. 전 세계의 선도적인 업계 파트너들이 배터리 연구를 가속화하기 위해 이 기술을 활용하고 있습니다. 첨단 배터리 테스트 장비가 새로운 연구를 어떻게 지원하는지 Arbin 웹사이트에서 자세히 알아보세요: https://www.arbin.com/evaluating-battery-test-equipment-intro/.
소스
[1] https://starwars.fandom.com/wiki/Duel_on_Cloud_City
[2] https://www.starwars.com/databank/lightsaber
[3] https://starwars.fandom.com/wiki/Lightsaber
[4] https://starwars.fandom.com/wiki/Kyber_crystal
[5] https://www.starwars.com/databank/the-force
[6] https://www.imsdb.com/scripts/Star-Wars-The-Phantom-Menace.html
[7] https://entertainment.howstuffworks.com/lightsaber3.htm
[8] https://starwars.fandom.com/wiki/Lightsaber_hilt
[9] https://www.starwars.com/databank/obi-wan-kenobi-biography-gallery
[10] https://www.wired.com/2010/02/power-source-for-a-lightsaber/
[11] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201909735
[12] https://www.scmp.com/news/china/science/article/3025642/could-these-crystals-be-next-leap-forward-chinas-laser
[13] http://www.theforce.net/story/front/interview_spencer_wilding_darth_vader_rogue_one_177773.asp
[14] https://www.wired.com/2017/05/literally-calculate-power-force/
[15] https://what-if.xkcd.com/3/
[16] https://www.starwars.com/news/7-of-yodas-greatest-moments
[17] https://arpa-e.energy.gov/?q=impact-sheet/ford-motor-company-amped
[18] https://chargedevs.com/features/arbins-new-battery-testing-equipment-offers-a-glimpse-into-the-future-with-ultra-high-precision/
[19] https://www.arbin.com/evaluating-battery-test-equipment-intro/
[20] https://www.arbin.com/researchers-use-arbin-predict-battery-life-using-ai/
[21] https://ieeexplore.ieee.org/document/7962933
[22] https://www.arbin.com/battery-test-applications-electric-vehicle/
[23] https://www.nature.com/articles/s41563-019-0286-7
