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장치 드라이버 라고도 불리는 디바이스 드라이버에 대해 알아보겠습니다.

디바이스 드라이버(영어: device driver)는 특정 하드웨어나 장치를 제어하기 위한 커널의 일부분으로 동작하는 프로그램이다. 컴퓨터를 구성하는 다양한 입출력 장치마다 각각 장치드라이버가 프로그램 되어 커널에 통합되어 실행된다. 높은 수준의 컴퓨터 프로그램들이 컴퓨터 하드웨어 장치와 상호 작용하기 위해 만들어진 하나의 컴퓨터 프로그램이다.

장치드라이버는 커널의 일부분이기는 하나 커널과 통합되는 것은 처음부터 해당 드라이버 프로그램 코드소스가 커널 전체 소스에 포함되어 컴파일되는 경우도 있고, 그리고 별도로 컴파일된 파일(윈도의 *.sys, 리눅스의 *.o)의 형태로 존재하고 부팅 시 또는 필요 시 해당 파일이 로드되어 커널과 통합되기도 한다.

드라이버는 흔히 컴퓨터 버스, 또는 하드웨어와 이어진 통신 하위 시스템을 통해 장치와 통신한다. 요청하는 프로그램이 드라이버의 명령어를 호출하면, 드라이버는 장치에 명령어를 전달한다. 장치가 드라이버에게 데이터를 되돌려 주면, 드라이버는 원래 요청한 프로그램의 명령어로 데이터를 다시 전달한다. 드라이버는 하드웨어에 의존하며 특정한 운영 체제를 따른다. 이러한 드라이버는 비동기 시간에 의존하는 하드웨어 인터페이스에 필요한 인터럽트를 다룰 수 있다.

장치 드라이버는 흔히 장치 칩의 레지스터에 접근하여 하드웨어를 제어하며 하드웨어와 주변 기기를 사용하는 프로그램의 중간 다리 역할을 한다.

ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%A5%EC%B9%98_%EB%93%9C%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EB%B2%84

위키백과에서 매우 잘 설명해줬네요.

결국 디바이스를 제어하기 위한 커널의 일부분!

이제 디바이스 드라이버를 이해했으니 더 알아보겠습니다.

문자 디바이스 드라이버 Character device driver (키보드, 마우스) 

- 일반 파일과 가장 유사한 방식으로 처리할 수 있는 디바이스 드라이버

- 응용 프로그램은 open(), close(), read(), write() 등의 함수를 사용하여 디바이스 파일들을 다룸 

블록 디바이스 드라이버 Block device driver (디스크 드라이버)

- 파일 시스템을 지원하는 구조

네트워크 디바이스 드라이버 Network device driver (이더넷, 블루투스, 와이파이)

리눅스에선 /proc/devices 에서 확인 가능 

확장자 - .sys 윈도우, .ko 리눅스

그 외..

블루 스크린의 대부분의 원인이 디바이스 드라이버에서 비롯된다.

(운영체제와 밀접한 관련이 있기 때문에 신중히 작성되어야 한다.)

디바이스 드라이버는 리눅스 커널 소스의 70%를 차지한다. 

차세대 배터리하면 전고체배터리, 리튬황배터리부터 생각이 납니다.

국내에서는 삼성SDI가 전고체배터리, LG화학이 리튬황배터리, SK이노베이션이 리튬메탈배터리에 힘을 쏟는 느낌이네요.

이미 전고체 배터리에 대해서는 포스팅했구요 이번 내용은 리튬황 배터리입니다.

리튬황 배터리는 LG화학에서 열심히하고 있다고 했죠?

LG화학은 "이번 비행 테스트는 영하 70도의 낮은 온도와 대기압이 지상 대비 25분의 1수준인 진공에 가까운 성층권의 극한 환경에서도 차세대 배터리인 리튬황 배터리의 안정적인 충방전 성능을 확인했다는데 큰 의미가 있다"고 했다.

-> 영하 70도에서 저렇게 안정적인 충방전 성능을 보였다면 대단한 거 같습니다.

리튬황 배터리는 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리 중 하나로 꼽힌다. 양극재에 황탄소 복합체, 음극재에 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게 당 에너지 밀도가 기존 리튬이온 배터리 대비 1.5배 이상 높은 배터리다. 기존 리튬이온 배터리보다 가볍고 희귀 금속을 사용하지 않아 가격경쟁력이 뛰어난 것이 장점이다.

-> 리튬황 배터리의 장점이네요. 에너지 밀도 높다. 가볍다. 가격경쟁력이 뛰어나다.

    양극재에는 황(지구에 풍부하게 존재), 음극재에는 리튬 메탈을 사용하여 원가를 절감하기에 좋습니다.

    하지만 리튬메탈의 안정성 문제도 있긴 합니다.

리튬황의 단점은 수명이 짧다. 양극소재인 황이 전기전도성이 낮다. 전해액이 많이 필요하다. 입니다.

따라서 전해액과 양극의 도전재의 개선이 필요하다고 합니다. 

전해액이 많이 필요한 이유입니다. 아래 기사에도 잘 설명되어 있습니다.

리튬 황 배터리의 황이 방전되고 난 뒤 남은 '리튬 폴리 설파이드'(Lithium poly sulfide)라는 물질이 빠른 충·방전을 가능하게 하는데, 전해액을 줄이면 리튬 폴리 설파이드의 용해량이 감소해 용량과 출력이 떨어지는 문제가 발생한다.

또 음극 소재인 리튬 금속이 전해액을 분해하는 현상도 전해액 함량이 낮을수록 심해진다.

위의 단점들이 있다고 하지만 에너지 밀도의 장점이 너무 강력하죠.

따라서 아래와 같이 위의 단점들을 극복하기 위해 활발하게 연구되고 있습니다.

전해액 사용량 4배 줄인 리튬-황 전지 개발

www.yna.co.kr/view/AKR20200625147300063

다음은 리튬에어, 나트륨, 리튬메탈 배터리에 관해서 다뤄보겠습니다.

참고로 배터리 유튜버 추천입니다.

요새 배터리가 아주 핫하죠?

배터리 기사를 보다보면 종종 나오는 단어가 있습니다.

오늘은 전고체 배터리(All-solid-state battery)에 대해서 알아보겠습니다.

전고체 배터리에 대해 알기 전에 리튬이온 배터리와 비교하며 설명하면 이해하기 쉽기 때문에

리튬이온 배터리에 관해 간단히 설명하겠습니다.

리튬이온 배터리는 전해질이라는 액체가 있고 중간에 분리막으로 나뉘어져 있습니다.

여기서 전해질이 액체여서 발생하는 위험성은 다음과 같다.

- 액체 전해질이 가연성이 있는 물질이다 -> 화재 위험성

- 양극과 음극을 물리적으로 확실히 분리시키지 못한다. -> 쇼트 위험성

- 외부 충격에 의해 누출될 위험있다.

- 열에 약하다.

하지만 이 전고체 전지는 가연성도 없고, 물리적으로 양극 음극을 완전히 분리시킬 수 있습니다. (고체이기 때문)

전고체 배터리의 장점들을 정리해보자면 다음과 같습니다.

- 폭발 위험성이 거의 없다.

- 배터리 수명이 길어진다. 

- 열에 의한 영향이 적다.

- 에너지 밀도가 높다. (주행거리가 길어진다.)

- 공정이 단순화된다.

한국에서도 삼성SDI 등 전고체 배터리 연구를 활발히 하고 있습니다.

하지만 상용화는 역시 쉽지 않네요. 2025년을 생각한다고 합니다.

도요타에서는 파나소닉과 합작해 상용화를 2022년을 생각한다고 하네요!

추후에 또 다른 차세대 전지인 리튬황 전지에 대해 포스팅하겠습니다.