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배터리 ⓒ픽사베이

여러분은 다가오는 가을을 어떻게 맞이하고 있나요? 집에서 여유롭게 텔레비전을 보며 쉬고 싶은 분들도, 일상의 활력을 위해 쌩쌩 달리는 자동차를 타고 드라이브를 가는 것도 하나의 좋은 방법일 것 같네요. 이번 기사에서는 여러분의 이런 사소한 일상에서 접하게 되는 자동차, 전자제품에 관심을 기울여보려고 해요. 우리가 매일 사용하는 스마트폰부터 이제는 일상에서 흔히 찾아볼 수 있는 전기자동차까지 전자기기 사용에 있어 가장 중요한 것은 무엇일까요? 그렇습니다. 바로 ‘배터리’에요. 배터리 없이는 전원을 공급할 수 없기에 아무리 비싸고 성능이 좋은 전자기기라도 쓸모없는 고철 덩어리가 되어버리니 말이에요.

 

이러한 배터리의 중요성에서 시작된 연구가 바로 ‘이차전지’의 시작이라고 볼 수 있는데요. 우리 일상에서 멀지 않은 이차전지! 조금은 관심이 생기셨나요? 더 자세히 알아보도록 해요.

 

이차전지란?

이차전지는 일차전지와 ‘일회성’이 있는가 없는가의 차이로 비교해서 이해할 수 있어요. 일차전지는 우리가 흔히 알고 있는 건전지와 같은 것으로 한 번 사용하면 재사용할 수 없는 반면, 이차전지는 방전 이후에도 충전만 한다면 다시 사용할 수 있게 되는 것이죠.

 

이 부분을 조금 더 자세히 설명하자면, ‘원리’의 측면에서 두 전지를 비교해볼 수 있어요. 일차전지는 서로 다른 금속의 전극을 연결해 전기에너지를 발생시킬 수는 있지만, 발생한 전기를 다시 화학 에너지로 바꾸는 힘은 없죠. 일차전지와 달리 이차전지는 그 힘을 가진다는 점에서 원리의 차이가 있는 것이에요.

 

이차전지 ⓒ한국전력 페이스북

 

그렇다면 우리 일상에서 주로 사용되는 이차전지에는 무엇이 있을까요? 납축전지, 니켈-수소전지, 리튬 이온 전지 등이 주로 사용되고 있습니다. 각각을 간단하게 설명한다면 납축전지는 주로 전기자동차에 사용되는 이차전지로써 납과 황산을 각각 전극와 전해질로 사용하는 이차전지에 해당해요. 다음으로 니켈-수소전지는 노트북이나 PC에 주로 사용되는 이차전지로 니켈-카드뮴 전지의 작은 용량을 보완한 대용량의 이차전지예요. 마지막으로 ESS(에너지 저장장치)*로 주로 사용되는 리튬 이온 전지는 말 그대로 가장 가벼운 금속인 ‘리튬’을 활용하여 앞서 언급한 납축전지의 무게감을 보완하고 에너지 밀도가 커서 오랜 시간 사용할 수 있는 전지에 해당한답니다.

*ESS(Energy storage system)란, 전력이 남아돌 때 쌓아뒀다가 부족할 때 쓰거나 필요한 곳에 보내 주는 에너지 저장 시스템입니다.

 

이차전지의 한계점

이렇게 재사용할 수 있다는 점에서 효율성이 높은 이차전지에도 단점은 존재한다고 하는데요, 특히 ESS(에너지 저장장치)에 사용되는 리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도를 가지고 있는 만큼 높은 가격을 이루고 있다고 해요. 이와 같은 높은 가격은 곧 시장확대 및 공급에 있어 무리를 가하는 원인이기도 하겠지요. 그뿐만 아니라 이차전지는 안전성을 보장하지 못한다는 점에서도 큰 한계점을 지니고 있어요. 실제로 2008년에는 LG 노트북에 내장된 이차전지가 폭발하여 노트북을 리콜한 사례가 있으며, 해외에서도 소니의 리튬이온 전지를 탑재한 델 노트북이 폭발한 사례가 있다고 하니 안정성 부문에서 큰 단점을 보인다는 사실이 명백하게 드러난 것이죠.

 

배터리의 미래, 수계이차전지

한국전력에서는 이러한 이차전지의 한계를 극복하는 해결방안으로 ‘수계이차전지’ 개발에 박차를 가하고 있다고 해요. 기존의 리튬 이차전지는 불에 잘 타는 가연성의 전해질을 사용하여 화재의 위험성이 높았지만, ‘수계이차전지’는 ‘물’을 전해질로 사용하는 ‘수계 전해질’을 사용하여 화재 위험성을 낮추는 원리이죠.

 

수계이차전지 ⓒ한국전력연구원 블로그

 

그뿐만 아니라, ESS에 수계 이차전지를 적용하기 위해서는 시장에 원활한 공급을 위해 가격 측면에서도 보완을 이루어야 하는데 실제로 망간 및 아연을 전극 소재로 사용하기 때문에 가격 절감이라는 목표를 달성할 수 있다고도 합니다. ESS 설치 수요가 증가하고 있는 현재 시점에서 적절한 이차전지 보완 연구가 이루어져서 정말 다행이라고 생각이 드네요. 안정적인 이차전지 확보를 통해 지속 가능한 에너지의 미래를 만들어가고 있는 한국전력의 행보. 앞으로도 기대해주실 거죠?

 

 

 


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