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토요타는 왜 고체 배터리를 주목하는가?

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글 : 유일한(chepa@global-autonews.com)
승인 2017-07-27 03:22:29

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2010년 이후 전기차의 부흥이 본격적으로 진행되면서 자동차 제조사들이 주목했던 것은 액체를기반으로 하는 리튬이온 배터리였다. 그런데 이와 같은 흐름에 또 다른 시도가 추가될 것으로 보인다. 토요타가 2022년까지 고체 배터리를 적용한 전기차를 출시하기 위해 노력하고 있다는 것이다. 그렇다면 여기서 간단한 질문이 도출된다. 고체 배터리가 과연 무엇이기에 토요타가 주목하고 있는 것일까?

 

잠시 시계를 올해 2월로 되돌려 보자. 텍사스 주립대학에서 코크렐 스쿨 오버 엔지니어링(Cockrell School of Engineering)을 이끌고 있는 존 굿이너프(John Goodenough) 교수는 “전기차에 있어 배터리의 제작 비용, 안정성, 에너지 밀도, 충방전율 및 사이클 수명은 상당히 중요한 것이다”라고 말했다. 약간 돌려 말하긴 했지만, 그는 현재의 리튬이온 배터리가 전기차에 사용되는 현상이 그다지 좋지 않다는 것을 말하고자 했던 것으로 보인다.

 

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그의 발언이 주목을 받을 수 밖에 없는 이유는 올해 95세가 되는 굿이너프 교수가 현재 전기차에 적용되고 있는 리튬이온 배터리의 공동발명가 이기 때문이다. 그리고 이후에 굿이너프 교수와 그가 이끌고 있는 텍사스 주립대학의 연구진들은 고체 배터리를 개발했다고 발표했다. 이 배터리는 현재의 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 향상된데다가 더 빨리 재충전할 수 있고 더 긴 사이클 수명을 갖고 있다고 한다.

 

또한 고체 배터리는 리튬이온 배터리보다 무게를 줄일 수 있으며, 리튬이온 배터리에서 위험으로 지적되고 있는 화재발생과 관련된 안전문제가 없다고 한다. 최근 외국의 자동차 전문 프로그램에서 리차드 해먼드가 전기 수퍼카를 시험하다가 사고로 인해 자동차가 폭발했던 사건을 기억하고 있다면, 그 전에 테슬라 모델 S가 리튬이온 배터리에 충격을 받아 전소된 사건이 몇 건이 있었다는 것을 알고 있다면 이 문제가 중요하다는 것을 알 수 있을 것이다.

 

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물론 리튬이온 배터리는 내연기관 자동차에 기본적으로 적용되어 있는 납산 배터리보다는 안정적인 것이 사실이다. 그러나 그 안에는 극성의 이동을 용이하게 하기 위한 전해질 용액이 들어 있고, 이로 인해 온도와 충격에 영향을 받게 된다. 고체 배터리가 유리한 점은 충격과 온도에 강하다는 것으로, 낮은 온도에서 얼거나 반응이 느려질 액체가 없는 만큼 당연한 일일지도 모른다.


굿이너프 교수가 발명한 고체 배터리는 유리 전해질을 사용하기 때문에 리튬이온 전지와 달리 단락으로 인해 발생하는 폭발 또는 화재가 거의 없고 나트륨을 사용하기 때문에 리튬보다 좀 더 값싸고 풍부하게 얻을 수 있으며 환경 친화적이라고 한다. 이러한 장점으로 인해 자동차 제조사들 중 일부는 고체 배터리를 직접 제작하는 프로젝트에 돌입했으며, 여기에는 토요타 뿐 아니라 현대자동차, BMW도 포함되어 있다.

 

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단지 토요타가 다른 제조사들보다는 배터리를 빨리 개발할 수 있을 것이라고 짐작되는데, 이는 연구 인력의 차이 때문이다. 후지 테크니컬 센터에서 고체 배터리를 연구하는 인원이 200명에 달하는 데 비해 현대차에서 연구하는 인원은 30명이 채 되지 않는다. 과연 토요타가 고체 배터리를 먼저 개발해서 전기차 시장의 게임 체인저가 될 수 있을까? 기존의 배터리 제조사들도 고체 배터리에 주목하고 있기 때문에 토요타의 목표 달성은 쉽지 않아 보인다.

 

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