배터리 노이로제가 있는지 배터리가ㅣ 10% 이하로 떨어지면 안절부절 못합니다. 그래서 외장 배터리를 항상 휴대하고 다닙니다. 주머니 속에 있는 배터리로 작동하는 제품들을 꺼내보니 스마트폰, mp3플레이어와 카메라 등이 있네요. 이 제품들 배터리가 바닥나면 제 정신도 방전됩니다. 그래서 항상 집에 오자마자 풀 충전흘 해 놓아야 안심이 되는 요즘입니다.
이렇게 우리는 배터리에 둘러 쌓여 살고 있습니다. 그 배터리는 여러가지 종류가 있지만 가장 흔하고 많이 사용하는 배터리는 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 1990년대에 소니와 산요 같은 일본 업체들이 세계 최초로 상용화 시킨 제품으로 현재까지 2차 전지 시장을 석권하고 있습니다.
그런데 이 리튬 이온 전지는 리튬이라는 희귀 광물로 만들기 때문에 자원 고갈의 문제가 있습니다. 이에 프랑스 국립과학연구센터인 CNRS와 프랑스 전기화학에너지 연구기관인 RS2E Network의 공동 연구진이 세계 최초로 나트륨 이온 전지를 상용화 하는데 성공했습니다.
기사에 따르면 리튬 이온 전지를 대신할 나트륨 이온 전지가 곧 상용화 되어서 우리 주변을 채울 듯 합니다.
그럼 나트륨 이온 전지가 뭐가 좋을까요? 알칼리 금속인 나트륨 이온 전지는 전하를 운반하는 나트륨 이온을 사용하여 전하를 운반합니다. 나트륨 이온 전지는 리튬 이온 전지에 비해 전압이 0.3V 낮은 원소로 질량이 무거운 에너지 밀도가 낮은 것이 단점입니다. 하지만 나트륨은 리튬에 비해서 클라크 수가 1,000배 이상 높고 전 세계 어디서나 쉽게 구할 수 있고 바닷물에 무진장 있기 때문에 리튬처럼 자원 고갈에 대한 걱정이 없습니다. 이게 가장 큰 장점입니다.
리튬은 중국이나 호주, 중남미에만 있죠. 이 리튬은 희토류에서 추출하는데 희토류 광산은 자연파괴가 엄청나다고 하죠. 채굴이 쉽지 않은가 보네요. 이렇게 채굴도 생산도 어려워서 제조비용이 무척 비쌉니다. 그러나 리튬 이온 전지는 현존하는 2차 전지 중에 에너지 밀도가 가장 높아서 가장 고효율을 자랑합니다.
그러나 나트륨은 전 세계 어디에서나 얻을 수 있고 바닷물을 이용할 수도 있습니다. 제조단가도 리튬 이온보다 30%나 저렴합니다. 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도는 90W/kg으로 리튬 이온 배터리와 비슷한 수준이지만 리튬 이온 배터리보다 충방전 횟수가 무려 2,000번에 달해서 충방전 횟수에서 리튬 이온의 400~1200번 보다 더 높습니다.
더구나 2,000번을 충방전을 해도 배터리의 70%는 사용할 수 있습니다. 이 정도면 곧 리튬 이온 배터리를 밀어내고 나트륨 이온 배터리가 세계를 석권하겠는데요
그러나 유일한 단점이 있는데 그건 바로 리튬 이온 배터리보다 무게가 더 무겁습니다. 같은 크기에 리튬 이온 배터리 만큼의 효율을 내기 위해서는 밀도를 높여야 하는데 밀도를 높이다 보니 무게가 무거워졌네요. 따라서 초경량을 요구하는 스마트폰이나 노트북 보다는 산업용 배터리인 태양광 발전소나 풍력 발전소 등에서 먼저 사용될 듯하네요
또한, 전기자동차에도 사용할 수 있습니다. 프랑스가 나트륨 이온 배터리를 연구한 이유는 미래에는 전기 자동차 등이 폭발적인 증가로 배터리에 대한 수요가 급속하게 팽창하지만 정작 리튬 이온 배터리 생산은 한정 되어 있다는 것을 착안 1990년에 개발이 멈춘 나트륨 이온 배터리 기술을 이용해서 연구 개발을 했습니다.
1990년대 일본 가전 회사들은 나트륨 이온 배터리를 만들다가 리튬 이온 배터리가 더 효율이 좋은 것을 알자 나트륨 이온 배터리 연구를 그만 두고 리튬 이온 배터리 연구에 몰두합니다. 2020년에는 2차 전지 시장 규모가 현재의 약 2배인 800억 달러가 될 것이라고 하네요
이 2차 전지는 삼성SDI와 LG화학이 아주 잘나가죠. 특히 LG화학은 LG그룹 계열사 중에 가장 잘나갈 정도로 세계에서 인정을 받고 있습니다. 아시겠지만 한국은 원천 기술은 별로 없습니다. 분명 LG화학도 이 나트륨 이온 전지 기술을 로얄티 내고 쓰겠죠
그런데 지난 9월 국내 연구자가 나트륨 2차전지 음극소재 용량 대비 약 8배 향상된 물질 개발에 성공했다는 뉴스가 보이네요
이 기술은 아직 상용화가 되지 않았지만 이 기술이 상용화 되면 국내 기술로 나트륨 이온 전지가 개발 될 수 있겠는데요
