[고든 정의 TECH+] 총 맞아도, 잘라도 안전한 배터리 개발

[서울신문 나우뉴스]

연구팀이 리튬 이온 배터리의 안전성을 실험하고 있다. (사진=Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)

현재 우리가 사용하는 대부분의 스마트 기기에는 리튬 배터리가 사용되고 있습니다. 만약 이렇게 성능 좋은 배터리가 없었다면 우리가 사용하는 모바일 기기의 사용시간은 대폭 짧아졌거나 혹은 지금처럼 얇고 가벼운 스마트폰을 사용할 수 없었을지도 모릅니다. 이제 배터리는 모바일 기기를 넘어서 에너지 저장 장치(ESS)나 전기차로 급격히 영역을 넓혀가고 있는데, 여기서도 리튬 이온 배터리가 가장 널리 사용됩니다.

하지만 단점이 없는 것은 아닙니다. 리튬 계열 배터리는 발화 위험성이 있어 잊을만하면 배터리 화재 및 폭발 이슈가 불거지곤 했습니다.

사실 몸에 휴대하는 스마트폰에 불이 붙는 것도 문제지만, 만약 자동차 사고가 날 경우 대용량의 배터리를 지닌 전기 자동차가 자칫 도로 위의 폭탄이 될 수도 있습니다. 당연히 여기에 대한 안전장치가 있기는 하지만, 더 안전한 배터리에 대한 필요성이 커질 수밖에 없는 이유입니다.

존스홉킨스 대학 응용물리연구소(APL)의 과학자들은 미 육군 연구소의 지원을 받아 극단적인 상황에서도 안전한 리튬 이온 배터리를 개발하고 있습니다. 이들이 선보인 새로운 리튬 이온 배터리는 사용하는 도중에 자르거나 구부리거나 바닷물에 넣어도 정상적으로 작동이 가능하다는 점에서 획기적입니다. 여기에 총알과 파편에 의한 충격에도 비교적 안전합니다.

기존의 리튬 이온 배터리로는 불가능한 일이 가능한 이유는 내부 전해질의 물이 염분(salt)과 단단히 결합해 다른 분자와 결합을 방해하기 때문이라고 합니다. 연구팀은 이를 ‘염분 안에 물’(water-in-salt)이 있는 구조라고 설명했습니다. 이렇게 해서 소수성(hydrophobic·물을 멀리하는 성질) 전해질이 형성되면 외부 환경에 노출돼도 발화하지 않는다는 것입니다.

이 배터리가 가장 기대되는 분야는 역시 군사 분야입니다. 총알이나 파편에 충격을 받아도 폭발하지 않는 배터리가 있다면 좀 비싸도 가장 우선적으로 적용될 것이기 때문입니다.

육군에서 지원하지만, 해군 역시 큰 수요자 가운데 하나입니다. 예를 들어 배터리로 작동하는 무인 잠수정에 안성맞춤입니다. 물론 민간용으로도 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 다만 스마트기기나 전기 자동차 배터리로 사용되려면 성능과 비용면에서 기존의 리튬 이온 배터리와 큰 차이가 나지 않아야 할 것입니다.

배터리 화재는 잊을 만하면 다시 나오는 이야기지만, 더 안전한 배터리를 개발하기 위해 지금도 많은 연구자가 노력하면서 과거보다 안전성이 크게 개선된 것도 사실입니다. 앞으로 배터리 안전성이 더 개선되어 배터리 화재가 흘러간 옛 이야기가 될 수 있기를 기대합니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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