미래를 준비하는 에너지 혁명 배터리

워낙 일상적으로 쉽게 접할 수 있기에 눈치채지 못 하는 경우가 많지만, 전자제품 분야의 발전을 가로막는 거대한 벽으로 작용하고 있다. 물론 전지 기술 자체도 발전하고 있는 건 사실이지만, 지난 200년간의 전기전자 기술 발달사 중 가장 발전이 더딘 분야가 바로 전지 분야이다. 당장 스마트폰이나 전기차를 봐도 알 수 있듯, 다른 기술의 발전 속도를 전혀 따라가지 못하고 있는 것. 컴퓨터가 에니악에서 현재의 멀티코어 프로세서로 진화하고 휴대전화가 기존의 아령보다 무겁던 벽돌형 무전기에서 지금의 스마트폰으로 눈부시게 발전할 동안 자동차는 먼 옛날이나 지금이나 무겁고 출력도 약한 납 축전지를 사용하며, 납 축전지는 150년 전에 개발된 이래 기술적으로 달라진 것도 별로 없다. 그나마 스마트폰 전원이 리튬 전지로 바뀐 것이 진보라면 진보기는 한데 그것도 사실 현대인들의 눈높이에는 턱도 없는 수준. 

그러나 휘어지는 분리막 배터리가 개발됨에 따라 배터리의 활용도가 급격히 올라갈 것으로 전망된다.

이외에도 강화복, 이동형 로봇이나 휴대용 레일건과 코일건, 전기자동차 등 각종 미래 기술이 아직까지 대중화되지 못하고 있는 가장 큰 이유도 배터리의 문제가 가장 크다. 다른 부분들은 대부분 현재의 기술로 어떻게든 구현이 가능할 정도가 된 상황이지만, 무게도 무겁거니와 충전도 힘들고 오래 걸리는 이 배터리라는 녀석의 물리적인 한계는 현재 우리의 기술로는 어떻게 하기가 힘들기 때문이다. 게다가 새로운 배터리 소재라고 해서 쓰이고 있는 리튬이나 코발트 등의 소재들은 부존량도 매우 적고 그마저도 편재되어있다보니 전기자동차 등의 상용화에 따라 가격이 폭등하고 있는 것도 문제다. 리튬 같은 경우 2017년 기준으로 지난 3년간 가격이 무려 400%나 폭등했다고 한다. 그래서 지금도 전세계의 기업과 연구소에서 배터리 기술의 혁신을 위해 노력중이지만 아직은 여러모로 요원한 상황이다. 현시대 인류는 전기전자 기술을 중심으로 문명 발전을 하고 있는 상태라서 결국 전지 기술이 사실상 모든 문명 발전의 한계선을 긋고 있는 셈이다. 즉, 전지 기술이 조금이라도 더 빨리 발전하면 인류 전체 문명은 거대한 발전을 하게 된다. 2차 전지가 발달하면서 태어난 스마트폰을 생각해보자. 스마트폰을 1.5V 알카라인 건전지로 쓴다고 생각하면 끔찍할 것이다.

모든 전지는 공통으로 추운 곳에선 맥을 못쓴다. 아이폰 6 같은 경우는 혹한에 노출되면 수십 초 이내로 배터리가 바닥난다. 이는 추운 날씨 속에서 전지 속의 입자들이 쪼그라들어 부피가 줄어들기 때문에 발생하는 것으로 다시 따뜻하게 해주면 입자들이 정상크기로 불어나기 때문에 사용할 수 있다. 이 역시도 전지의 발전이 필요한 부분. 그런데 저온에서 성능이 저하된다고 단순히 발열이 잘 되게 바꾸면 스로틀링이 걸려 칩셋 처리성능이 저하될 뿐더러 심하면 배터리 자체가 터진다. 참 어려운 분야가 아닐 수 없다...