배터리, 클린 테크와 함께 날개를 달다
“우리는 지금까지 우리가 살아왔고 일하고 있던 삶의 방식을 근본적으로 바꿀 기술 혁명의 직전에 와 있습니다. 이 변화의 규모와 범위, 복잡성 등은 이전에 인류가 경험했던 것과는 전혀 다를 것입니다. (중략) 인공지능과 사물인터넷 등의 기술이 모든 것과 연결되는 ‘초연결 사회’가 도래하며 새로운 산업혁명을 일으킬 것입니다.”
독일의 경제학자이자 현 세계경제포럼(WEF) 회장인 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)이 2016년에 4차산업 혁명을 언급하면서 화제가 되었는데요, 그로부터 7년이 지난 2023년, 지금은 어떨까요? 4차 산업혁명, 디지털 트윈 등과 함께 떠오르는 키워드 중 뺄 수 없는 것이 바로 클린 테크입니다.
지난 수 년간 예리하게 트랜드를 꿰뚫어 본 날카로운상상력연구소 소장 김용섭의 저서 『라이프 트렌드 2023』에서는 클린 테크에 대해서도 중요성을 강하게 언급하고 있습니다. 지속 가능하고 환경에 도움이 되는 사업들이 크게 주목받고 있다는 것인데요, 환경을 고려하는 것은 그 실제적 사실이든 회사의 이미지 측면이든, 이제는 선택이 아니라 필수가 되었습니다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)에 따르면 세계 전기차 배터리 시장규모는 연평균 36.7%씩 성장했으며, 2025년 1600만 달러(191조6천억) 규모로 전망하고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 의하면 2022년 글로벌 전기차 판매량은 965만대를 넘어섰으며, 이 수치는 2021년 대비 49% 증가한 것이며, 2020년 대비 무려 32배 증가한 것입니다. 또한 국토교통부에 의하면 국내 친환경차는 23년 1월을 기준으로 150만대를 돌파했으며, 이 수치는 전년대비 68.4% 증가한 것입니다.
왜 배터리일까
4차 산업혁명은 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 모바일, 로봇 등 첨단 정보통신기술을 이용해 사람과 사물, 공간이 모두 서로 연결되고, 그 연결로 인해 발생하는 혁신적 변화를 일컫습니다. 사람과 사물이 무선으로 연결되어 있다면, 사물의 동력원은 현재는 배터리가 거의 유일한 수단으로 사용되고 있습니다. 활용 가능성에 대해 무한한 상상을 펼칠 수 있게 해 주었던 드론과, 실생활에서 흔히 볼 수 있는 청소기나 휴대폰, 전동킥보드 등 무선 전자제품들, 그리고 큰 규모로 연구 및 사업이 진행되고 있는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System) 등은 모두 배터리와 깊은 관련이 있습니다.
뿐만 아니라 지구 온난화에 대한 전 세계적인 관심이 빠르게 증가하면서, CO2 및 유해 배기물을 적극적으로 저감시켜야 하는 상황이 전개되고 있습니다. 특히 대표적 수송 수단인 자동차에서 배출되는 CO2는 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나로 인식되어 각국 정부에서는 자동차 업계가 온실가스 배출을 줄일 수 있는 친환경, 고효율 자동차의 생산 및 시판을 독려하고 있습니다.
이에 따라 자동차 회사는 전기자동차, 하이브리드 자동차 등을 지속가능하고 친환경적인 대안으로 고려하는 것을 넘어 이제는 구체적인 생산설비 전격 교체 일정 및 방안을 목표로 설정하였고, 보다 적극적인 액션을 취하고 있습니다.
전기자동차의 기술적 진보 및 상용화를 위한 근본적인 방안은 잘 아시는 것처럼 배터리를 사용하는 것입니다. 다만 다양한 배터리 종류 중 특히 에너지 밀도와 출력이 높아야 한다는 점과, 충/방전에 대한 안정성 등 세밀하게 고려해야 하는 요소가 많습니다.
배터리 용어 알아보기
리튬이온 배터리의 구성을 간단히 살펴보겠습니다. 크게 양극, 음극, 전해액, 분리막으로 구성되어있습니다. 좌측 음극은 리튬이온을 흡수/방출하면서 전류를 흐르게 하는 역할을 하며, 우측 양극은 배터리의 전압과 용량을 결정합니다. 배터리 내에서 전기가 발생하는 원리는, 음극에서 나온 음이온(전자)가 전해액을 타고 양극으로 이동하면서 발생하는 것입니다. 금속이 녹는 정도는 이온화 경향에 따라 정해지며, 이온화 경향이 서로 다른 금속들을 조합해 전해액에 담금으로써 전기의 세기를 조절할 수 있습니다.
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