혁신적인 고체 배터리 기술과 마이크로 액추에이터 구동 시스템

안녕하세요, 엔지니어입니다.

만약 휴머노이드 로봇과 전고체 배터리가 결합되어 8시간 이상 가동이 가능하다면 어떤 변화가 있을까요? 현재 휴머노이드 로봇의 배터리 기술에 대한 정보는 제한적이지만, 전고체 배터리의 필요성과 향후 발전 방향을 분석해보겠습니다.

현재 테슬라의 옵티머스 로봇에는 4680 배터리 90개를 결합하면 약 8.6kWh의 에너지를 저장할 수 있습니다.

하지만 전고체 배터리를 도입하면 배터리 팩의 구조가 단순화되고 무게가 경량화될 수 있습니다.

로봇 상반신 전체를 배터리로 활용하면 약 20kWh 이상의 용량 확보도 가능해지며, 이는 8시간 이상의 연속 가동이 가능함을 의미합니다.

과거 **혼다의 ASIMO 로봇(2014년)**은 니켈-아연 배터리를 사용하여 25분 동안 작동할 수 있었고,

보스턴 다이내믹스의 사족 보행 로봇은 약 2시간 가동 가능했습니다.

이는 배터리 기술의 발전이 로봇 가동 시간에 큰 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

보스턴 다이내믹스의 로봇을 보면 몸체 대부분이 배터리 공간으로 활용되고 있습니다.

로봇이 4시간 이상 작동하기 위해서는 동일한 무게와 부피에서 더 높은 에너지 밀도를 갖춘 배터리 기술이 필수적입니다.

유니트리(UNITREE) 사의 로봇은 배터리를 몸체 측면에 배치하여 약 1.5~2시간 작동합니다.

표준 배터리 용량은 6,000mAh이고, 확장 버전은 9,000mAh로 알려져 있습니다.

휴머노이드 로봇 G1 모델에서도 유사한 배터리를 사용하는 것으로 추정됩니다.

전고체 배터리가 적용되면 배터리 부피를 줄이면서도 더 긴 가동 시간을 확보할 수 있을 것입니다.

특히, **바이폴라 기술(Bipolar Technology)**을 적용하면 배터리 내부 구조를 단순화하여 부피와 무게를 줄일 수 있습니다.

최근 UC 샌디에이고 연구팀은 전고체 배터리와 직접 회로 설계를 결합한 마이크로 액추에이터 구동 시스템을 발표했습니다.

이 기술을 적용하면 자율주행 로봇, 마이크로 드론, 의료 기기 등 소형 전자기기에 적합한 배터리 솔루션을 만들 수 있습니다.

전고체 배터리는 기존 배터리보다 안전성이 뛰어나고, 높은 에너지 밀도를 가지며, 크기가 작아질 수 있다는 장점이 있습니다.

특히, 소형 모듈화가 가능하므로, 로봇의 여러 부위에 배터리를 분산 배치하여 더 효율적으로 전력을 공급할 수 있습니다.

삼성전기는 최근 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발하여 다양한 형태로 배터리를 설계할 수 있는 가능성을 열었습니다.

이러한 기술이 상용화된다면 로봇, 웨어러블 기기, 의료 기기 등 다양한 산업 분야에서 활용될 전망입니다.

휴머노이드 로봇은 소형화된 구조에서 높은 에너지 밀도를 유지해야 하며, 장시간 사용 가능해야 합니다.

이를 위해 전고체 배터리를 작은 조각으로 나누어 필요한 장소에 삽입하는 방식이 적용될 가능성이 큽니다.

예를 들어, 유니버설 로보틱스의 액추에이터 내부에는 모터, 감속기 등 다양한 부품이 포함되어 있습니다.

여기에 전고체 배터리를 직접 삽입하여 전력을 공급하면, 더욱 강력한 초소형 전자 기계 시스템을 구현할 수 있습니다.

전고체 배터리는 휴머노이드 로봇의 필수 기술로 자리 잡을 가능성이 큽니다.

특히, 배터리 부피를 줄이고, 무게를 감소시키며, 더 긴 사용 시간을 보장할 수 있다는 점에서 핵심적인 역할을 할 것입니다.

또한, 바이폴라 구조, 마이크로 배터리, 다양한 소재 연구 등을 통해 더 작고 강력한 배터리가 개발될 것입니다.

이러한 기술이 상용화되면 로봇의 표준 배터리 시스템이 변화할 것이며, 이는 로봇 산업의 획기적인 발전을 가져올 것입니다.

앞으로 전고체 배터리 기술과 로봇 공학의 융합이 어디까지 발전할지 기대됩니다.