4차 산업혁명과 배터리
꾸준히 성장해 온 배터리 기술은 앞으로의 미래를 어떻게 바꿀까?
글, 사진_아나드론 / 김지영(편집장), 임수현(에디터)
현재 차량, 항공기의 에너지원은 내연기관을 주고 사용하고 있지만, 최근 전기차와 드론 산업이 비약적으로 성장하면서 배터리 시장이 주목 받고 있다.
전기차와 드론은 배터리를 기반으로 움직이기 때문에 엔진의 역할을 배터리와 모터가 담당하며, 내연기관을 배터리가 대체한다.
전통적인 자동차 제조사의 핵심기술은 바로 엔진이다.
얼마나 고효율을 내는 엔진제조기술을 가지고 있는지, 그것이 자동차 회사의 가치(value)였다.
그런데, 최근 전기자동차의 시대가 도래하면서 자동차 제조사의 핵심역량이 2차 전지(리튬 배터리) 제조사로 전환되고 있다.
닛산의 전기차 리프에 탑재된 배터리. 사진=commons.wikimedia.org
현대, GM 전기차의 배터리 공급사인 LG화학이 대표적이다. 전기차 배터리의 안전성과 주행거리, 가격이 전기차 시장의 가장 큰 화두가 되었다.
테슬라는 배터리 기술 확보를 위해 네바다주에 연간 100GkW급 생산공장을 구축한 바 있다.(100GkW는 2016년 전세계 전기차 배터리 생산량의 40%에 육박한다.)
네바다 주에 위치한 테슬라의 배터리 공장. 사진=itc.ua
내연기관 자동차는 해외에서 원유를 수입한 뒤, 정유사가 휘발유, 디젤 등으로 정제하고 주유소에 연료를 운반, 주유소 사업자를 통해 공급했다.
전기차는 한국전력에서 생산된 국산전기를 주차장에 설치된 충전기를 통해 직접 공급하기 때문에 무역수지 개선은 물론, 전기생산과 공급의 효율성도 증가시킬 수 있다.
전기차 충전은 80% 이상이 전기료가 가장 저렴한 야간에 이뤄지기 때문에, 버려지는 유휴전기 사용을 높여, 국가적으로 전기생산 효율성도 높아진다.
미국의 대표적인 전기차 충전소 EVgo. 사진=commons.wikimedia.org
소비자 입장에서는 휘발유에 비해 20% 이하의 가격으로 연료를 공급받을 수 있어서 좋다.
물론 전기차가 500km~800km의 주행거리를 확보하려면 아직 5년 정도의 시간이 걸리겠지만, 앞으로는 1000km, 2000km 주행거리의 시대가 올 수도 있다.
리튬 배터리의 성능과 가격경쟁력이 확보되면서, 드론 시장도 빠르게 성장하고 있다.
DJI의 전문 촬영용 드론 인스파이어 2는 듀얼 배터리 시스템을 채용하고 있다. 사진=cinema5d.com
정부나 기업에서만 사용하던 드론 관련 배터리의 기술발전과 가격하락을 통해 민간에 보급될 수 있었기 때문이다.
현재 사용되는 모든 전기차와 (대부분의)드론 배터리는 전기충전 방식으로 이뤄지기 때문에, 충전기의 성능 또한 매우 중요하다.
배터리의 수명은 어떠한 충전기를 사용하느냐에 따라 최대 50%까지 차이가 난다.
배터리는 10% ~ 100% 단계마다 화학반응이 변하는데, 변화의 방식도 배터리 회사마다 다르다.
여러 종류의 전기차용 충전기들. 사진=autoinfo.co.th
때문에, 충전기가 자동으로 이것을 인식하고 전류와 전압을 최적의 상태로 유지함으로써, 차량에 탑재된 BMW를 지원해야 한다.
이러한 이유 때문에, 글로벌 시장의 전기차와 군사 드론 회사에서 배터리 회사 선정과 함께 최적의 충전기 회사를 선택하는데 심혈을 기울이고 있다.
미래의 배터리
우선 전기차와 드론 시장이 연간 25%씩 성장하면서, 배터리 공급량이 크게 늘었고 가격 또한 저렴해지고 있다.
물론 기술력도 연간 30%씩 성장하고 있다.
때문에 전문가들은 2022년에 소형 내연기관차와 소형 전기차의 가격이 같아질 것으로 예상하고 있다.
물론, 그때쯤이면 전기차는 500km 이상 주행하고, 드론도 1시간 이상 충분히 비행할 것으로 예상된다.
배터리 성능은 지금도 꾸준히 개량되고 있는 중이다. 사진=insideevs.com
배터리 기술과 더불어 태양광을 활용한 기술도 꾸준히 개발되고 있다.
1990년, 세계 최초의 현대식 전기차를 선보인 GM은 이미 1987년 호주 다윈에서 에덜레이드까지 이어지는 세계 태양광 자동차 경주에 출시할 차량을 만들어 우승했다.
GM의 전기모터 기술, 소재공학, 공기역학적 기술을 통해 선레이서는 태양광 레이싱에서 세계 신기록을 수립했고, 2위인 피니셔보다 50% 높은 평균속도를 선보였다.
태양광 레이싱에서 세계 신기록을 세운 GM의 선레이서. 사진=racem.org
태양광 드론의 기술도 빠르게 진행되고 있다. 구글은 지난 2014년, 태양광 드론 기업 타이탄 에어로스페이스를 700억 원에 인수해 화제가 됐다.
구글의 비밀연구센터 X에서 개발을 하다가 결국 철회된 프로젝트였지만, 항공사와 NASA 등 여러 정부에서 지속적으로 연구를 지속하고 있다.
비록 구글은 실패했지만, 더 많은 곳에서 시도 중인 태양광 드론. 사진=www.tek.no
특히 자율주행차 기술의 발달로, 자동차 산업의 미래는 ‘태양광-전기-자율 주행차’의 시대가 도래할 것으로 예측한다.
이것이 4차 산업혁명이 만들어내는 친환경적인 미래의 배터리 변화일 것이다.
그리고 인간은 곧 매연과 소음, 미세먼지라는 오염된 환경에서 질적으로 윤택한 삶을 누릴 수 있을 것이다.
사진=mashable.com
늘 느끼는 것이지만 미래의 이야기를 상상하거나 곧 실현될 미래를 정리할 때, 오늘이 있기 때문에 아마도 인간의 4차 혁명은 또 다른 문화와 질적으로 우아한 라이프 스타일을 제공해 줄 것이라 믿어 의심치 않는다.
WRITER 아나드론
한국 최초 드론 전문 월간지
