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[Nathan Park 기자의 시사분석] 소듐 이온 배터리

현대 생활에서 빼놓고는 살 수 없는 것을 꼽으라면 단연 배터리가 들어가야 한다. 생활의 필수품이 된 스마트폰과 랩탑, 태블릿 등에도 배터리가 없으면 무용지물이다. 기본적으로 이 기기들은 휴대를 해야 하는데 휴대를 위해서는 배터리가 필수이기 때문이다. 요즘 배터리에 가장 많이 사용되는 물질은 리튬과 이온이다. 그래서 이를 리튬 이온 배터리라고 부른다. 이 배터리가 어떻게 만들어지고 작동하는지 등의 고급 기술에 대해서는 문외한이지만 다양한 분야에서 폭넓게 사용되기 때문에 상품성이 있고 전세계에 공급할 수 있는 충분한 양이 있기 때문에 사용되고 있다고 추측할 수는 있을 것이다. 하지만 코발트와 니켈 등이 들어가는 리튬 이온 배터리에도 약점이 있다. 가장 먼저 지적되는 점이 호주와 칠레 등 극히 일부 국가에만 리튬이 매장되어 있고 매장된 자원을 채취해 상품으로 만드는 과정에서 엄청난 환경 공해를 발생시킨다는 점이라고 한다. 리튬을 발굴하는 과정에서 많은 물이 필요하고 이 물이 다시 자연을 오염시킨다는 점에서 친환경적이라고 할 수 없다. 또 리튬 이온 배터리를 생산하는 시설이 중국에 집중되어 있다보니 원자재를 수송해서 제조하고 이를 또 전세계로 배송하는 과정에서 막대한 에너지 배출이 발생한다는 단점이 발생할 수 밖에 없는 구조다. 이런 이유로 최근 새롭게 각광받고 있는 것이 소듐 이온 배터리다. 이 배터리는 이름에서 알 수 있는 것과 같이 리튬이 아니라 소듐을 이용해서 배터리를 제작한다. 소듐은 바닷물에서 얻을 수 있다. 리튬 등에 비해 사용할 수 있는 자원이 수천배나 많고 배터리로 제작하는데 큰 환경 오염을 일으키지 않는다. 공급이 쉬운 만큼 시장에 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있다는 것이다. 물론 아직까지 기술적으로 극복해야 하는 장애물도 많다. 가장 큰 장애는 리튬 배터리에 비해 저장할 수 있는 전기량, 에너지량이 많지 않다는 것이다. 또 리튬 에너지에 비해 비싸고 어려운 제작 공정으로 인해 보다 싸고 쉽게 만들어야 한다는 점도 넘어야 할 산이다. 이 과정에서 가장 앞선 기술을 가진 곳이 시카고대학교 분자 공학 연구소로 알려져 있다. 이 연구소는 시카고 다운타운 웨스트 루프에 연구소를 차리고 소듐 이온 배터리의 상품화에 전념하고 있다. 현재는 소듐 배터리를 만들기 위해서는 안전한 제조 환경을 갖추고 장갑을 낀 채로 물질을 만져야 하는 상태다. 하지만 연구 개발이 끝나면 리튬 배터리에 못지 않는 에너지 저장 용량을 확보하면서 제작 단가를 낮출 수도 있을 것으로 기대하고 있다. 최근에는 연방 정부로부터 6000만달러 이상의 지원금을 받아 기술력을 인정받았고 상용화 가능성이 더욱 높아진 것으로 평가받고 있다. 기본적으로 리튬 배터리가 현재와 같이 전세계 보급에 이르기까지 걸린 시간은 30년이다. 리튬 배터리의 가격은 같은 기간 동안 99%가 낮아졌고 성능은 5배가 상승할 만큼 기술 개발에 큰 진전이 있었다. 소듐 배터리 개발을 위해서는 이보다 더 빠른 시간내에, 효율적인 제품을 만들어야 한다는 과제가 놓여 있는 셈이다. 시간도 많지 않다. 일리노이의 경우 탄소 배출이 없는 에너지 생산을 위해서 데드 라인을 설정해 놓았지만 이를 위한 대체 에너지 개발에는 큰 진전이 없는 상황이다. 이에 일부 화석 에너지 발전소의 가동 기한을 연장하기도 했다. 태양광과 풍력 발전 등의 친환경 재생 에너지를 현재 보다 더 많이 이용하기 위해서는 소듐 이온 배터리와 같은 저장 장치 개발에 전력을 기울여야 하는 이유다. 이런 친환경 재생 에너지의 경우 특정한 자연 조건 아래서만 발전이 가능한데 배터리가 없으면 필요할 때 전력 수급을 제 때 할 수 없기 때문이다. 이런 단점으로 인해 원자력 발전소의 존재 이유가 다시 각광받고 있다는 것이 전문가들의 견해다. 원자력 발전이 아직까지 안전하고 완벽한 방사능 폐기물 처리 방법이 없는 것과 같은 분명한 단점이 존재함에도 최근 전기 수요 급증으로 인해 재평가를 받고 있는 것도 이러한 기술 개발과도 관련이 깊다. 현재 전세계에 존재하고 있는 리튬 배터리로는 1테라 바이트의 전기를 저장할 수 있지만 이는 미국이 한 시간에 소비하는 전기량에 불과하다. 만약 공해 배출이 없는 상태에 이르기 위해서는 전세계에 200~300 테라 바이트의 배터리가 필요하다는 것이 전문가들의 예상이다. 소듐 배터리가 앞으로 더 많은 기술 개발을 해야 하는 이유다. 최근 일리노이 주의회에서는 배터리의 저장 용량을 크게 늘려 전기 수급을 늘려야 한다는 내용의 법안이 제출됐다. 일리노이 정부는 오랜 기간 동안 원자력 발전소의 추가 설치를 전면 중단했다가 최근에는 소형 원자로 설치를 추진하고 있다. 2045년까지 화석 연료를 이용한 화력 발전소의 운영을 전면 중단하겠다는 목표를 세운 일리노이 정부가 소형 원자로를 개발하고 용량을 크게 늘린 배터리 보급을 준비하고 있는 것이다. 배터리 용량을 크게 늘리지 않을 경우 화석과 천연가스를 이용한 발전소가 더 오랫동안 가동될 수 없다는 것이 현실이다. 엘진의 화력 발전소가 대표적인 사례다. 천연 가스를 태워 전기를 생산하는 이 발전소는 당초 2025년 폐쇄할 예정이었지만 북일리노이 지역의 전기 수요가 급증함에 따라 내년 전기 요금 인상이 불가피해 지면서 폐쇄 계획을 연기했다. 내년 컴에드 역시 전기 요금 인상을 앞두고 있는 현실을 감안하면 소듐 배터리 개발은 일반 주민들의 삶에도 이미 깊게 자리잡고 있다고 봐야 한다. (편집국) Nathan Park 기자Nathan Park 기자의 시사분석 배터리 소듐 소듐 배터리 리튬 배터리 소듐 이온

강아지가 물어뜯은 휴대전화 배터리에서 불꽃 폭발

오클라호마주 털사에서 한 강아지가 휴대전화 보조 배터리를 물어뜯어 화재를 발생시켰다. 털사 소방서는 지난 5월에 발생한 이 화재의 극적인 장면을 담은 영상을 공개했다. 이 영상에는 강아지가 휴대전화 보조 배터리를 물어뜯는데 배터리에서 갑자기 불꽃을 튀기며 폭발했고, 두 마리의 강아지와 한 마리의 고양이가 달아나는 장면이 포착됐다. 소방서 대변인 앤디 리틀에 따르면, 이 화재로 집은 큰 피해를 입었으나 애완동물들은 개문을 통해 탈출하여 다치지 않았다. 리틀은 리튬 이온 배터리 화재를 "미국 전역의 소방서에 영향을 미치는 중요한 문제"라고 말했다. 리튬 이온 배터리는 휴대전화 충전에 흔히 사용되며 "작은 공간에 많은 에너지를 저장하는 것으로 알려져 있다"고 했다. 그는 "하지만 이 에너지가 통제되지 않은 상태로 방출되면 열을 발생시키고, 가연성 및 유독 가스를 발생시키며, 심지어 폭발할 수도 있다"고 설명했다. 전문가들에 따르면 극심한 열 노출, 물리적 손상, 과충전, 호환되지 않는 충전 장비 사용 등이 이러한 장치의 화재를 유발할 수 있다. 리틀은 리튬 이온 배터리를 어린이와 애완동물의 손이 닿지 않는 곳에 보관하는 등 주의를 기울일 것을 당부했다. 또한, 이러한 장치를 폐기할 때는 지정된 재활용 센터나 유해 폐기물 수거 지점에 가져가야 하며, 단순히 쓰레기통에 버리면 배터리가 손상되어 화재를 일으킬 수 있다고 말했다. 온라인 뉴스팀휴대전화 강아지 화재 리튬 이온 배터리

[마켓 나우] ‘리튬 포비아’는 과학적 근거 없다

정치계와 산업계는 생각보다 많은 점이 닮았다. 양쪽 다 전략과 프로파간다의 적절한 구사가 필요한 승부의 세계다. 프로파간다는 두려움과 거부감을 느끼는 마음 상태인 포비아를 매개로 전파된다. ‘리튬 포비아’가 배회하고 있다. 지난달 24일 화성에서 배터리 관련 큰 화재가 발생했다. 상당히 많은 외신도 ‘리튬이온 이차전지 화재’로 보도해 세계적인 관심을 불러왔다. 화성 화재는 ‘배터리 전기차는 위험하다’는 프로파간다의 좋은 재료였다. 일부 ‘전문가’는 리튬이 문제이며, 유기전해액이 불붙고 열폭주에 이어 열폭주 전이가 이어진 결과가 대형 참사였다고 논평했다. 하지만 이번 화재는 배터리 전기차 등에 쓰이는 리튬이온 이차전지와 무관했다. 과학적으로 틀린 허위 사실이 대량 유포되고 있다. 이번 화재의 ‘리튬’은 배터리 전기차나 모바일 IT에 쓰이는 리튬이온 이차전지가 아니었고, 민생용 리튬금속 일차전지도 아니었다. 군용 무전기, 원격 전력량 검침기 등에 쓰이는 특수용 리튬금속 일차전지였다. 생산자도 프랑스 샤프트, 이스라엘 타디란, 한국 비츠로셀 등으로 제한돼있다. 불연성 무기 용매인 염화싸이오닐을 기반으로 하기 때문에 외려 열적 내성이 뛰어난 리튬금속 일차전지다. 다만, 염화싸이오닐은 독성 물질이기 때문에 화기에 노출되면 불에 타기보다 기화되어 뭉게뭉게 대기 중으로 퍼지다 주변으로 낙하한다. 다들 걱정하는 리튬은 화재 현장에서 대량의 물로 ‘킬링(killing)’할 수 있기 때문에 오히려 상대적으로 해롭지 않다. 불행 중 다행으로 때마침 장마가 시작되어 혹여 퍼져 나간 염화싸이오닐은 대량의 물에 의해 청소되어 더는 걱정할 필요가 없게 됐다. 이번 화재는 또 한 번의 ‘리튬 포비아’를 남겼다. 높은 안전성과 성능의 제품을 생산하기 위한 연구개발 전략 못지않게 소비자를 안심시키는 홍보 전략이 중요하다는 점을 일깨웠다. 이런 내용을 효과적으로 알려야 한다. ‘리튬금속 일차전지’의 안전성 문제를 극적으로 개선한 ‘리튬이온 이차전지’가 1990년대 초반 상용화되며 고성능 이차전지의 세상이 시작됐고 모바일 IT, 배터리 전기차, 로봇, 온디바이스 인공일반지능(AGI)의 서막이 올랐다. 거기에 더해, 재생에너지 발전의 효용을 극대화하게 된 것도 ‘에너지저장장치(EES)’에 쓰이는 안전한 리튬이온 이차전지 덕분이다. ‘21세기의 새로운 불’인 리튬이온 이차전지는 충분히 안전하지만, 사용량이 급증하면서 화재사고 유형도 입체적으로 전개되고 있다. 그런데도 안전성 향상을 위한 산학연 노력은 계속되고 있기에 과도한 리튬 포비아는 접어도 좋지 않나 싶다. 박철완 / 서정대 스마트자동차학과 교수마켓 나우 리튬 과학 리튬이온 이차전지 리튬금속 일차전지 특수용 리튬금속

테라사이언스, 배터리 핵심 광물 '리튬', 국내 리튬 양산 추진

신안 압해도 일원에서 리튬 염호를 발견한 테라사이언스(대표 지서현)가 리튬 개발에 앞장서고 있다. 지난 5월 11일 사업목적에 '염호 개발 및 리튬 생산업' 추가한 테라사이언스는 신안 압해도 염호 탐사 및 개발을 위한 계약을 체결하고, 본격적으로 리튬 사업에 착수했다. 이어 24일에는 리튬 염호 전문가 반봉찬 교수를 사업단장으로 영입했고, 자회사 신안리튬 직원 채용 공고를 내고 실질적인 사업 준비에 나섰다. 반봉찬 사업단장은 리튬 관련 보유특허(26개), 발표논문/특허(92개), ESG분야 특허(58개)를 보유한 리튬 분야의 권위자로 알려져 있다. 뿐만 아니라 6월 30일 중국 강서흠시대리튬유한공사(江西鑫時代锂业有限公司)와 리튬 공급 계약을 체결했다고 밝혀 국내에서 리튬 공급자의 역할도 수행할 것으로 보인다. 리튬은 가장 밀도가 낮은 고체 원소로 반응성이 강한 금속 중 하나다. 2차전지 제조에 핵심 소재인 리튬은 수산화리튬을 거의 전량 수입해 쓰는데, 그중에서도 중국산 비중이 절대적으로 크다. 국내 배터리 업계는 하이니켈 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리 제조를 위해 리튬 확보에 필사적이나 대부분이 중국 수입에 의존하는 현실이다. 글로벌 시장은 전기차의 대전환 시대를 맞이하면서 2차전지의 수요가 급격하게 증가하고 있는데, 이에 따라 리튬 확보 쟁탈전이 지속될 전망이다. 특히 자원이 부족한 국내에서는 리튬 염호의 확보가 시급한 상황이다. 한편, 지서현 대표는 테라사이언스를 통해 지난 투자 리스크를 방어하고, 실질적인 사업을 직접 추진하고 있다. 이동희 기자 ([email protected])리튬 테라사이언스 리튬 공급자 테라사이언스 배터리 리튬 양산

뉴욕시, 리튬 배터리 화재 위험 대응 강화

뉴욕시의회가 최근 문제로 떠오르고 있는 리튬 배터리 화재 위험을 대응하기 위한 패키지 조례안을 통과시켰다. 2일 열린 본회의에서 가결된 패키지 조례안은 ▶뉴욕시 소방국(FDNY)이 전동 이동수단의 화재 위험성을 경고하는 공공안전 캠페인 실시(Int.656A) ▶FDNY가 향후 5년 간 매년 전동 이동수단 관련 화재에 대한 연간 보고서 작성(Int.722A) ▶공인 인증이 없는 전동 이동수단 및 배터리의 판매·대여를 금지하고 적발 시 1000달러의 벌금형(Int.663A) ▶폐기된 리튬 이온 배터리의 재조립 및 판매 금지(Int.752A) ▶시 소비자·노동자보호국(DCWP)이 전동 이동수단의 위험성을 알리는 교육자료 배포하도록 명시(Int.749A) 등이 주요 골자다. 현재 뉴욕시는 자전거·보행자 친화적인 도로안전 정책과 함께 저렴한 전동 스쿠터·자전거 등 리튬 이온 배터리를 활용한 전동 이동수단이 빠르게 보급되고 있는 상황으로, 배터리 과열로 인한 폭발 화재 사고가 지난해부터 급증해 주의가 요구되고 있다. FDNY에 따르면 2022년 한 해 동안 뉴욕시에서 발생한 전동 자전거 관련 화재사고는 220건에 달하는 것으로 파악된다. 이는 2021년 104건 대비 두 배 이상 늘어난 수치다. 또 지난해 전동 자전거 화재로 147명이 부상을 입고, 6명이 사망했다. 올해 2월말까지는 20여 건이 발생한 것으로 집계된다. 지난 1월 26일 퀸즈 큐가든힐스에서는 반지하 무허가 데이케어에서 전동스쿠터 배터리 폭발로 인한 화재가 발생, 어린이 18명 등 20명이 부상을 입는 사고가 발생하기도 했다. 소방당국에 따르면 화재사고 대부분은 전기자전거·스쿠터 배터리 충전 중에 발생한 것으로 나타났다. 자택 내에서 충전하는 전기자전거·킥보드·스쿠터·호버보드 등의 특성상 리튬 배터리의 과충전, 과열에 의한 폭발로 대형화재가 발생할 수 있어 충전 및 사용에 유의해야 한다. 한편, 이날 시의회는 이외에도 퀸즈 칼리지포인트에 학생 656명 규모를 수용할 수 있는 신설 학교를 건설하기 위한 조닝규정 변경을 승인했다. 해당 학교는 2021년 폐교된 세인트아그네스 가톨릭고등학교(13-20 124스트리트) 자리에 지어질 예정이며, 25학군으로 편입된다. 심종민 기자 [email protected]배터리 화재 전동스쿠터 배터리 리튬 배터리 배터리 과열

배터리 교체 3만불…친환경차 수리 공포

고유가 영향으로 친환경 차량에 대한 수요가 급증하고 있지만, 배터리 교체 비용 부담으로 소비자들이 중고차 구매는 꺼리는 것으로 나타났다. 특히 충전 시간 단축, 주행거리 연장 등으로 전기차들이 주목받고 있지만, 차량 가격의 절반에 육박하는 배터리 교체 비용이 장기간 보유에 걸림돌이 되고 있다. 하이테크 전문매체 슬래시기어가 지난해 실시한 설문조사에서 고가의 배터리 교체 비용에도 불구하고 테슬라를 구매할 의향이 있는지에 대한 물음에 65.7%가 없다고 답한 것으로 전해졌다. 8년 또는 10만~15만 마일에 대한 배터리 보증기간을 제공하는 테슬라의 가장 저렴한 모델인 모델 3의 경우 배터리 교체 비용이 1만6000달러에 달하기 때문이다. 사고로 인해 수리가 필요한 경우에도 1만~1만2000달러의 비용이 드는 것으로 전해졌다. 구매가 14만 달러의 모델 S 차주 마리오 젤라야가 지난해 9월 테슬라에 문의한 결과 배터리 교체 비용이 2만6000달러라는 답변을 듣고 틱톡에 올려 화제가 되기도 했다. 전기차 차종에 따른 배터리 교체 비용을 살펴보면 복스왜건E골프는 최소 2만 3000달러가 소요되며 BMW i3는 1만6000달러, 포드 포커스 EV 1만4000달러, 닛산 리프 최대 9500달러에 달했다. 하이브리드 모델의 경우 벤츠 E300 HEV는 1만8500달러, 도요타 프리우스는 최대 4500달러로 알려졌다. 리튬 배터리셀 330개를 포함해 수소연료전지가 내장된 도요타 2019년형 미라이도 3년간 또는 1만5000달러 무료 충전을 포함해 2만5000달러에 판매되고 있다. 충전 크레딧을 고려하면 차 가격이 1만 달러에 불과한 것으로 출고가격은 6만 달러였다. 연료전지 교체비용은 3만여 달러에 달한다. 이같이 배터리 교체 비용이 차이가 나는 것은 배터리 용량과 차종에 따른 교체 공임이 다르기 때문이다. 한 자동차업체 관계자는 “일반적으로 업체들이 배터리 보증 기간으로 8~10년, 10만~15만 마일을 제공하고 있지만, 운전자의 주행 거리, 충전 빈도 운전 습관 등에 따라 배터리 상태가 결정되기 때문에 중고차 구매 시에는 반드시 배터리를 확인해야 한다”고 조언했다. 이어 “현재 배터리 기술은 일정 횟수의 충전 주기가 지나면 배터리 충전 용량이 감소해 자동차 주행거리가 단축되게 된다. 시간이 지남에 따라 배터리 효율이 떨어지기 때문에 아무리 저렴한 중고차라도 배터리 교체비용을 우선 알아보는 것이 유리하다”고 덧붙였다. 한편, 연방 재무부는 3일 인플레이션감축법(IRA) 7500달러 전기차 크레딧 수혜 자격 차량을 추가로 지정했다. 이날 추가된 전기차는 캐딜락 리릭, 테슬라 모델 Y, 복스왜건ID.4, 포드 머스탱 마크E, 포드 이스케이프 플러그인 하이브리드 등 총 5개 모델이다. 이전까지 세단으로 분류돼 5만5000달러 가격 상한선 규정 때문에 혜택을 못 받았던 이들 모델은 8만 달러인 SUV로 지정됨에 따라 전기차 크레딧 혜택 자격을 얻게 됐다. 이날 조치는 국세청(IRS)이 차량 분류 기준을 소비자 친화적으로 조정함에 따라 이뤄진 것으로 전해졌다. 박낙희 기자 [email protected]친환경차 배터리 배터리 교체 배터리 보증기간 리튬 배터리셀 전기차 EV PHEV 수소연료전지 Auto News Car IRA