안전하고 성능 좋은 배터리 개발 '붐'
리튬 이온 전지 폭발 위험성
외부 충격·절연 파손에 강한 대체 연료전지 등 연구 활발
연료전지(오른쪽 아래)와 유기태양전지가 차세대 2차전지로 주목받고 있다. 사진은 노트북 '센스 Q35'에 장착된 대형 연료전지(왼쪽 위)와 부산대와 광주과기원 연구팀이 각각 개발한 유기태양전지(왼쪽 아래·오른쪽 위).
'안전하면서도 성능 좋은 배터리를 없을까?' 휴대형 디지털 기기가 널리 보급되면 가벼우면서 수명이 길고 안전한 배터리 개발이 관련 연구자 등의 지상과제로 떠오르고 있다. 특히 최근 휴대폰 배터리 폭발 조작 사건을 계기로 리튬이온 배터리의 안전성에 대한 우려가 다시 불거지면서 이를 대체할 기술 개발에 대한 관심이 높아지고 있다.
'급속 열반응 현상' 주의해야
휴대폰과 노트북, MP3플레이어, 디지털 카메라 등에 폭넓게 활용되고 있는 리튬이온 전지는 구조적으로 폭발 위험성이 있다. 발화성이 높은 물질이 압축돼 있어 일정 조건이 되면 '급속 열반응' 현상이 발생하기 때문이다.
한국전기연구원의 전지연구그룹 엄승욱 선임연구원은 "외부 충격에 의해 절연상태가 파손되면 폭발 위험이 있기 때문에 세심한 주의가 요구된다"고 밝혔다. 엄 연구원에 따르면 휴대전화 배터리가 폭발하는 원인은 크게 외부충격 및 절연 파손. 외부로부터 배터리가 충격을 받아 음극과 양극을 분리하는 막이 찢어져 절연 상태가 깨지면 열이 발생해 폭발할 수 있다. 또 동전 등 금속 물질이 배터리의 ＋, － 단자에 닿을 경우 열이 발생해 폭발할 가능성이 생길 수 있다는 것.
엄 연구원은 "주머니에 휴대폰과 동전 등을 함께 넣지 말고 찜질방 등에 휴대폰을 가져가면 안 된다"며 "특히 개 등 애완동물을 키우는 가정에서는 휴대전화과 노트북 배터리 보관에 각별히 유의해야 한다"고 설명했다. 애완동물이 배터리를 물어뜯어 구멍이 생기면 폭발할 가능성이 높기 때문이다.
엄 연구원은 "리튬이온 폴리머 배터리는 발화성이 높은 전해질 대신 젤 타입으로 되어 있고 외부 금속 케이스 대신 플라스틱 필름을 사용해 유사시 필름이 찢어지는 등 폭발 가능성은 적지만 그래도 위험하기 때문에 조심해야 한다"고 설명했다.
연료전지 상용화 경쟁
리튬이온 및 리튬이온폴리머 배터리의 안전성 문제 때문에 국내외 배터리 연구자와 기업체 등에서는 이를 대체할 2차 전지 개발에 열을 올리고 있다. 현재 가장 유력한 후보가 연료전지. 삼성SDI와 LG화학 등은 연료전지 상용화에 박차를 가하고 있다. 지난해말 삼성종합기술원과 삼성SDI는 세계 최초로 노트북PC용 대용량 연료전지(1200Wh급)를 개발하고 노트북 '센스 Q35'에 장착했다. 이 연료전지의 용량은 도킹타입의 대형 연료 카트리지(약 1ℓ)로 노트북 PC를 약 한 달 간 사용할 수 있는 수준(주 5회, 하루 8시간 사용 기준)이다. 이에 앞서 LG화학도 메탄올을 연료로 사용하는 휴대용 연료전지 개발하고 상용화를 추진하고 있다. LG화학의 휴대용 연료전지는 1ℓ 이하의 내부 부피와 1kg 이하의 무게를 갖는 초소형 제품으로 노트북의 경우 10시간 이상 사용이 가능하다.
태양전지와 무선충전기술도 유력
태양전지와 무선 충전기술 등에 대한 연구도 활발하다. 부산대 진성호 교수와 광주과학기술원 이광희 교수 연구팀, 국내외 휴대폰 제조업체에서는 태양광을 전기로 변환해주는 태양전지에 높은 관심을 보이고 있다. 부산대 진 교수팀은 플라스틱을 기판으로 하는 유기태양전지와 액체 상태의 염료감응형 태양전지를 개발,전기를 발생시켜 모터를 돌리거나 시계를 작동시키는 데 성공했다. 또 이광희 교수팀은 세계 최고 수준의 에너지 전환효율을 갖는 유기물 플라스틱 태양전지를 개발하기도 했다.
이밖에 미국 매사추세츠공대 연구팀은 '공명' 현상을 활용해 각종 전자제품을 무선으로 충전할 수 있는 무선 충전 기술을 선보였다. 이는 물체의 고유 진동수를 외부에서 공명시켜 충전시킬 수 있는 기술이다.
임원철기자 wclim@busanilbo.com
◇ 용어설명
◇2차 전지:한번 쓰고 버리는 배터리(1차전지)와 달리 재충전해 사용이 가능한 전지를 말한다.
◇연료전지: 알코올(메탄올) 등에 들어있는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기를 발생시키는 장치.
/ 입력시간: 2007. 12.05. 09:49