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1. 작성 목적 ○ 본 전략 이니셔티브에서는 그린 이노베이션의 중심 과제의 하나라고 할 수 있는 전기 에너지 저장 기술을 채택하여 2030년 이후를 응시한 장기적 관점에서, 현재 연구가 진행되고 있는 각종 2차 전지의 성능, 기능, 비용 등을 큰 폭으로 능가하는 '차차세대 2차 전지·축전 디바이스 기반기술' 창출의 연구개발 전략을 제안한 내용이다. ○ 본 보고서에서는 자동차 등 운수 부문에 이용되는 화석 에너지의 발본적 삭감과 신에너지의 효과적 이용 및 긴급 시의 전원 확보 등을 위한 분산형 에너지 사회 실현에 대해 핵심 디바이스의 하나로 여겨지는 2차 전지·축전 디바이스 기술에 초점을 두었다. - ①자동차·수송기기용(대용량×이동형), ②분산 에너지 시스템·정치용(대 sim;초대형 용량×정치형), ③모바일 기기용(소용량×이동형) 가운데, 본 보고서에서는 주로 ①, ②를 채택하였다. 2. 일본의 현황 ○ 일본은 전지기술 분야의 기술과 산업의 종합력에서 국제적인 우위를 유지해 왔지만, 가격 경쟁력이 있는 아시아 국가의 격렬한 추격을 받고 있다. - 그 결과, 일본의 전지 메이커 및 관련 부품재료·소재 메이커의 세계 시장 점유율에서 톱 레벨을 유지하는 것도 서서히 저하하는 경향에 있다. 또, 여러 국가에서 전략적으로 연구개발 시책을 전개하고 있어 관련 학술 분야의 논문수 등에서도 일본의 지위가 상대적으로 저하되고 있다. - 일본에서는 경제산업성, 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)를 비롯한 여러 기관에서 적극적인 시책 전개를 통해 차세대형 2차 전지를 개발하고 있지만, 차차세대 기술로의 준비에는 충분하지 못한 상황에 있다. ○ 현재 연구개발이 진행되고 있는 차세대형 전지의 한층 더 다음의 기술로서, 금속 공기 2차 전지나 s-블록 금속 2차 전지, 다가(多價) 양이온(Polyvalent cation) 2차 전지 등이 고안되고 있지만, 그 외의 새로운 구조·개념에 의한 축전 디바이스를 포함한 장래에 요구되는 기반기술 창출을 위한 연구개발 과제가 요구된다. - 이러한 과제를 해결해 차차세대의 혁신적 2차 전지·축전 디바이스의 실용화를 실현하기 위해서는, 종합적인 연구 체제를 구축해 올 재팬(All JAPAN)으로서 전략적으로 추진하는 것이 불가결하다. ○ 특히, 현시점에서의 상정을 훨씬 넘는 시즈(Seeds, 축적된 연구 기술, 노하우)의 발견, 기초·기반 연구 체제의 충실, 타 분야 융합 연구의 촉진, 계속적인 자원 투입과 관련 연구 인재의 장기적인 육성, 기초·기반 연구와 응용 개발 연구의 역할 연계가 중요하다. 3. 향후의 중요 연구개발 과제 ○ 신재료 개발 - 새로운 전극 재료 개발, 전극 재료계면 근방의 나노 레벨의 3차원 구조의 최적 설계·제어, 안전성과 고전압화의 양쪽 모두의 밸런스를 실현하는 새로운 전해질 재료 개발, 새로운 세퍼레이터(Separator) 재료 개발 ○ 축전 디바이스 시스템 신기술 개발 - 신재료의 조합 기술개발, 나노 현황의 해명에 근거한 매크로 시스템 설계·제조 기술개발, 안전 시스템 기술개발 ○ 전지 반응의 현황 해명과 이론 모델 구축 - 전지 반응의 직접 관찰·계측 기술개발, 성능 저하·열화 메커니즘의 해명, 반응 이론의 모델화, 계산과학에 의한 예측·시뮬레이션 기술개발 4. 기대 효과 ○ 본 이니셔티브의 실행에 의해, 저탄소 사회·분산형 에너지 사회 실현의 핵심 디바이스로서의 저비용이면서 안전한 초컴팩트 축전 디바이스의 실용화가 기대된다. - 이 과정에서, 일본의 전지 및 관련 부품소재 메이커 및 스마트 그리드 등의 전지 시스템 관련 산업의 국제 경쟁력의 강화, 한층 더 기초과학에서의 학술 분야간의 융합 촉진과 연구 인재의 중장기적인 육성을 도모하는 것이 가능해진다. - 지금까지 일본에서의 전지 연구는 주로 전기화학 분야에 진전해 왔지만, 본 제언에서는 물리학, 특히 이론면이나 고체 물리의 전문가와, 합성 화학자나 분자 설계의 전문가와의 융합 연구를 채택하고 있다. - 아울러 보다 높은 목표를 실현하기 위해서는 한층 더 최근 진전이 현저한 계측 기술이나 계산과학과의 협동이 필수이며, 이러한 학문 영역의 융합 촉진이 기대된다. - 목차 - 1. 제안 내용 2. 연구 투자의 의의 3. 구체적인 연구개발 과제 4. 연구개발의 추진 방법 5. 과학기술상의 효과 6. 사회·경제적 효과 7. 시간축에 관한 고찰 8. 검토 경위 9. 국내외 상황 10. 전문용어 설명 |
