전기자동차2010. 12. 29. 02:22
전기자동차의 각 부품 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 바로 배터리이다.

기존 내연기관 자동차의 화석연료를 대체하는 자동차를 굴러가게 하는 근원인 전기를 저장하기 때문이다.

고로 배터리 기술이야 말로 성능 좋은 전기자동차를 만드는데 가장 핵심적인 사항이기도 하다.


1. 배터리 선택에 있어서 중요 사항

   - 무게 : 배터리의 성능이 좋더라도 무게가 과하게 많이 

     나가면 자동차의 달리기 성능은 떨어진다.

   - 용량 : 단위 무게 또는 부피 당 많은 양의 전기를 저장할 수
 
     있어야 자동차는 한 번의 충전으로 오래 달릴 수 있다.

   - 충전시간 : 충전시간이 과하게 오래 걸린다면 급하게 

     운행을 해야할 경우 운행하지 못하는 경우가 생길 수 있다.

   - 안정성 : 가끔 모바일 기기의 배터리가 폭발했다는 말을 듣는다.
 
     전기자동차의 배터리가 폭발한다면 생각만해도 아찔하다.


2. 배터리 종류

   - 납축전지 : 현재 대부분의 내연기관 자동차에 들어가는 배터리가 바로 납축전지이다. 양극으로는 이산화 납이 사용되고 

     음극에는 납이 사용된다. 전해질로는 황산이 사용된다. 초창기 전기자동차의 동력원으로 쓰였고 지금도 저가형 

     전기자동차에 간간히 쓰이고 있으나 무게가 너무 무거워 앞으로의 전기자동차에서는 거의 쓰이는 일은 없을 것으로 
  
     보인다.

   - NiMH 배터리 : 흔히 니켈수소 배터리라 불린다. 주로 전자기기의 충전지로 많이 사용이 된다. 도요타의 하이브리드

     자동차 배터리로 사용되기도 한다. 하지만 역시 무거운 무게와 짧은 수명 때문에 EV에는 어울리지 않는다고 생각된다.

   - Li-Ion 배터리 : 리튬이온 배터리로 불린다. 우리가 흔히 사용하는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터의 배터리로 많이 사용된다.

     가벼운 무게와 좋은 에너지 저장 특성을 가지고 있어 EV에 적합함을 가지고 있으나 가격이 비싸고 폭발 등의 문제가 남아      
     있어 안정성 문제가 대두되고 있다.

  - Li-Ion Polymer 배터리 : 리튬 폴리머 배터리로 불린다. 차세대 전지로 주목받고 있으며 안정성과 효율이 좋다. 

    현재 일부 휴대폰 및 휴대형 전자기기에 사용이 되고 있으며 전기자동차 용으로도 주목을 받고 있다. 

    고체 또는 젤 상태의 폴리머 전해질을 사용하기 때문에 전지가 파손되어도 발화하거나 폭발하는 일은 거의 없다. 

    이런 안정성이 보장되므로 외장을 금속으로 하지 않아도 되어 기존의 전지보다 최대 30% 정도까지 

    무게를 줄이는 것이 가능하다.


이미 우리나라 기업인 LG화학에서는 GM의 전기자동차인 시보레 볼트에 리튬 폴리머 배터리를 납품하고 있다. 

일본의 닛산에서는 리튬 이온 전지를 이용한 EV를 연구하고 있다. 배터리 기술은 중국, 한국, 일본 등의 나라가 

기술의 강세에 있다. 앞으로 전기자동차가 활성화 된다면 배터리 산업은 엄청난 호황을 맞을 것으로 보인다.


위의 배터리의 종류에서도 봤듯이 하이브리드 자동차의 경우에는 배터리를 보조동력원으로만 사용하기 때문에 니켈수소 전지 

정도의 용량과 무게도 별 문제가 되지 않는다. 하지만 전기만으로 움직이는 EV는 배터리의 용량 및 효율 무게 등이 중요하다.

이제까지 연구되어진 결과에 의하면 앞으로 생산될 전기자동차는 리튬이온이나 리튬 폴리머 배터리가 주로 사용될 것으로 보인다.


시보레 볼트의 배터리팩

 


3. 세계의 배터리 생산기업

   - LG화학 : 주로 리튬이온 계열의 배터리를 만든다. GM을 비롯하여 현대 자동차 등의 하이브리드 및 EV용 배터리를 

     만들고 있다.

   - SK에너지 : 대만회사와 손 잡고 차세대 배터리 기술을 개발 중이다.

   - 삼성SDI : 독일 자동차 부품기업 보쉬와 합작으로 전기자동차용 배터리를 만들어 BMW 등에 납품하고 있다.

   - 다우코캄 : 우리나라 배터리 전문 기업인 코캄과 미국의 다우 케미컬이 합작하여 세운 회사이다. 

     현재 하이브리드 자동차용 배터리 생산

   - BYD : 중국회사로 태양전지에서 리튬이온 배터리를 아우르며 최근엔 양산형 전기자동차까지 생산하고 있는 무섭게 

     성장하는 중국 기업이다. e6라는 한 번 충전에 400km를 가는 전기자동차를 생산하고 있다.

   - 일본의 경우 기존의 배터리 강자인 산요, 파나소닉, 도시바, 히타치 등이 중국과 한국에 조금 밀리고 있는 느낌이지만 

     자국의 높은 자동차 기술 및 자금을 바탕으로 지금도 꾸준히 연구하고 신제품을 내놓고 있습니다.


4. 배터리 충전시간

   전기자동차를 타고 여행을 가다가 배터리의 전기가 떨어졌다. 

   내연기관 자동차라면 그냥 가까운 주유소에 잠깐 들러 기름을 채우면 그만이다. 

   하지만 전기자동차의 치명적인 약점인 배터리가 떨어지면 충전을 해야 한다. 하지만 현재의 기술로는 기름 넣는것처럼

   짧은 시간에 배터리를 완전 충전하는 것은 불가능하다. 이런 연유에서 전기자동차에 대한 회의론은 시작된다.

   

   현재는 출퇴근 용도로 전기자동차를 사용한다면 부족함이 없다. 하루에 출퇴근으로 100km이상을 이동하는 사람은 극히 

   드물기 때문이다. 퇴근하고 가정용 콘센트 등을 이용해서 집에서 자는 동안 충전하고 다음날 아침 완전 충전된 차를 타고 

   출근하면 된다.

   하지만 장거리를 여행한다고 하면 얘기는 달라진다. 배터리 충전소도 거의 없으며 이동하는 거리에도 한계가 있다.


   최근 여러가지 충전기술이 개발되고 있다. 실용화된 기술로는 80% 충전에 30분 정도 걸리는 기술이 제일 빠른 것 같다.

   그 이외에는 2시간, 5시간, 7시간.... 그 이상 등등 도저히 시간이 돈이되는 현대사회에서는 기다릴 수 없는 시간이 

   대부분이다.


   그렇다면 이런 시간에 대한 해결책은 없을까? 미국의  베터플레이스(Better Place)라는 회사에 대해 알아보자.


   베터플레이스의 목표는 '값싼 전기자동차의 보급과 손쉬운 충전이다.' 이들은 이 문제에 대해 기술적으로 접근하지 않고 

   시스템적으로 접근한다.


   1) 전기자동차는 배터리를 포함하지 않고 자동차 회사에서 판매된다. 전기자동차 가격의 많은 부분을 차지하는 배터리가

       없으므로 자동차 가격을 아주 싸게 판매가 가능하다. 

   2) 배터리는 소유의 의미가 아니라 대여의 의미로 변경된다. 베터플레이스는 현재의 주유소 같은 곳을 배터리 대여소로

       변화시켜 항상 완전충전된 전기자동차 배터리를 보유하고 있다.

   3) 배터리가 다 떨어진 자동차가 베터플레이스에 들어오면 이용자는 결제를 하게되고 자동 배터리 교환 장치에 의해 

       완전충전된 배터리로 교환된다. 교체된 배터리는 다시 충전상태로 들어간다.

   4) 이 모든 과정이 휘발유를 주유하러 주유소에 다녀오는 시간과 비슷하거나 오히려 더 빠르다.




   아마도 미래의 주유소(?) 모습이라 생각이 된다.

   이처럼 기술적으로 당장 해결 불가능한 문제도 생각의 전환을 통하면 가능해 질 수 있다.


   아마도 배터리 기술은 지금까지 그래왔듯이 앞으로도 계속 발전할 것이다. 

   어마어마한 용량의 배터리도 순식간에 충전되는 기술등도 MIT같은 곳에서 개발 중 이라고 한다.

   

   배터리 이야기를 하다보니 한 가지 바램이 생긴다.

   

   이런 배터리보다 엄청난 효율의 태양전지 같은 것이 개발되어 자동차 지붕에 비추는 햇빛 만으로도 

   자동차가 구동될 수 있다면 정말 더할나위 없이 좋을텐데...






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Posted by 대네브 (deneb)

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