EV용 Lithium Air (리튬공기) 배터리의 대대적인 상용화 개발 추진 뉴스

  2012년 9월 27일 미래기술로서 리튬공기전지에 관해 언론에서 대대적인 보도가 있었다. 현재의 리튬이온이나 리튬이온 폴리머 또는 리튬 인산철 기술로는 전기 차의 주행거리 200km를 넘기가 거의 불가능하다고 본다. 이러한 기술적 문제를 극복하기 위한 대안으로서 이미 금속 공기 배터리 연구개발이 전 세계적으로 급속히 이루어지고 있다고 보인다. 금속 공기 배터리 중 중국에서 아연 공기 배터리의 실용화가 추진 중이라는 보도가 얼마 전에 있었는데 이 아연 공기 배터리만 하드라도 벌써 리튬이온 폴리머의 성능을 훨씬 상회할 것으로 예상된다. 이론적인 에너지 밀도는 차치하드라도 에너지 밀도는 470 Wh/kg에 달해 최대 200 Wh/kg인 리튬이온 폴리머의 2.35배선으로 평가되고 있으며 한편 아연의 풍부함으로 인해 관심이 많이 쏠리고 있다. 리튬 공기 전지의 경우는 에너지 밀도가 1700 Wh/kg으로서 리튬이온 폴리머의 8.5배선에 달하며 이 값은 가솔린 연소 시에 발생하는 에너지에서 여러 가지 손실 요인을 감안한 후 실제로 바퀴를 굴릴 수 있는 실질적인 에너지 밀도에 해당한다. 전 세계 배터리 산업에서 관심을 가지는 것은 당연할 수밖에 없다고 본다.

현재의 리튬 계열 배터리에 비해서 상대적으로 높은 에너지 밀도가 얻어질 수 있는 이점은 두 개의 전극 중 한 전극이 지구 상 어디에서라도 조달 가능한 공기라는 점 때문이며 따로 탱크에 저장하여 가지고 다닐 이유가 없다는 점에 기인한다. 하지만 결국 이러한 종류의 배터리는 갑자기 새로 출현한 배터리가 아니라 금속 전극에 공기 연료를 사용하는 연료 전지로 봐도 무방하다. 이미 미국에서는 GM의 경우 연료 전지 개발에 2000년대 초에 브라운 대학에 수백만 달러 규모의 연구개발비를 지출했으며 그 당시 브라운대의 연구 책임자 분이 한국계 K교수님이란 조선일보의 보도도 있었다. 그러나 단기에 실질적인 성과를 얻어내지 못한 상태에서 현재의 리튬 배터리 기술에 밀린 형국이 되었다.

이와 같은 첨단의 금속 공기 2차 전지를 실용화함에 있어서 핵심 기술은 크게 전극 소재, 전해질, 분리막 기술 외에도 특히 리튬인산철 배터리 개발 역사에서 음극 소재인 카본의 전기 전도도를 획기적으로 높였던 MIT 교수로서 지금은 A123에 몸담고 있는 Yet Ming Chiang 교수의 나노 코팅 공정을 들 수 있다. 금속 공기 연료 2차전지에서는 유입되는 공기의 오염 제거뿐만 아니라 정교한 나노 구조화된 전극에서 필요로 하는 만큼의 화학 반응을 이끌어 낼 수 있는가 여부에 승패가 달려 있다고 본다.

EV ART도 그간의 연구개발에 있어서 납배터리 및 리튬 인산철 배터리의 단순한 사용자 입장이었으나 이제는 시각을 돌리고자 한다. 어차피 현재 구입하여 사용하고 있는 리튬 이온이나 리튬이온 폴리머 또는 인산철은 궁극적으로 전기차의 동력원으로는 자격 미달이라 할 수 있다. 따라서 현재까지 EV ART의 전기차 개발 과정을 통해 형성된 국내외 네트워크를 활용하여 첨단 금속 공기 2차 전지 및 BMS를 직접 개발 제작하여 전기 차에 적용하고자하는 구체적인 계획을 수립하였으며 머지 않아 시험 연구용 셀을 선보이도록 할 계획이다.

대체적으로 연료 전지의 실용화가 2030년으로 예상되어 많은 보도가 이루어졌는데 오늘의 대대적인 보도를 참고하자면 그 시기가 크게 10년 정도 앞 당겨지리라 보인다. 참고로 스마트 폰의 경우도 집중적인 투자 및 연구 개발을 통해 엄청난 속도의 시간 단축 상황을 목격하고 있음에 비추어 보면 아무튼 전기차에 관심을 가진 마니아들로서는 무인자율주행기술과 리튬공기전지 기술이 상용화 될 수 있는 2020년이 그리 멀지는 않았다고 보여 진다.