●전기차 배터리 성능 저하 원인 발견 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 에너지융합연구단 장원영 박사, 전북분원 탄소융합소재연구센터 김승민 박사 공동연구팀은 리튬이온전지의 급속 충전 및 방전을 반복할 경우 나타나는 배터리 성능 저하 원인을 밝혀냈다고 29일 밝혔다. 이번 연구 성과는 화학분야 국제학술지 ‘저널 오브 피지컬 케미스트리 레터스’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 투과전자현미경을 이용해 전기자동차용 전지의 급속 충·방전 과정에서 나타나는 열화메커니즘을 관찰한 결과 충전 속도에 따라 전극 물질 표면의 내부구조 변형 정도가 달라진다는 것을 확인했다. 이 때문에 전지 용량이 감소하고 수명이 단축되는 만큼 열화현상으로 인한 내부구조 변형을 최소화할 수 있는 기술 개발이 필요하다고 연구진은 설명했다. ●AI 활용 ‘디지털지도’ 수정 기술 서울대 건설환경공학부 유기윤 교수팀은 구글에서 제공하는 인공지능(AI) ‘텐서플로’를 활용해 AI가 디지털지도를 스스로 수정하는 기술을 개발하고 지리학 분야 국제학술지 ‘지리정보학’ 최신호에 발표했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 인공지능이 스스로 사용자의 요구에 따라 대축척 지도를 소축척 지도로 바꾸거나 그 반대로도 전환할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 실제로 국토지리정보원에서 생산한 디지털 지형도에 이번 기술을 적용해 실용 가능성을 검증하는 데 성공했다. ●암세포만 추적하는 4D 영상시스템 한국생산기술연구원(원장 이성일) 로봇그룹 박상덕 수석연구원과 한국전자통신연구원(ETRI), 한국전기연구원, 가톨릭대, 쎄크로 구성된 공동연구팀은 암세포에만 방사선을 투사해 정상 조직의 피해를 최소화할 수 있는 방사선 암치료기와 종양의 전이와 확산 같은 움직임을 실시간으로 확인할 수 있는 4D 영상 종양추적시스템을 개발했다.

삼성전자는 기존의 리튬이온 전지보다 충전 용량은 45% 향상시키면서 충전 속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재 ‘그래핀 볼’ 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 삼성전자 종합기술원 손인혁·두석광 연구팀은 연구 성과를 담은 논문을 최근 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 ‘그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온 전지 구현’이란 제목으로 실었다. 기존 리튬이온 배터리는 고속충전 기술을 사용해도 완전히 충전하는 데 1시간 가까이 걸렸지만, 그래핀 볼 소재를 사용할 경우 12분이면 된다. 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막을 말한다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 리튬이온 전지는 1991년 처음 상용화된 이후 스마트폰 등 모바일 기기와 전기자동차 등으로 쓰임새가 커지고 있지만, 용량 증가나 충전 시간 단축 등 성능 개선은 소재의 특성상 한계에 다다랐다는 평가를 받아 왔다. 이를 극복할 수 있는 소재로 그래핀에 대한 연구가 전 세계적으로 활발하다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

4차 산업혁명 시대에 주목받는 기술 중 하나가 자율주행차와 전기차다.전기자동차가 주목받고 있는 기술이지만 아직까지는 고속충전 기술을 사용해도 1시간 가까이 걸려 대중화의 걸림돌이 되고 있다. 국내 연구진이 기존 리튬이온 전지보다 충전용량은 45% 높이고 충전 속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 ‘그래핀 볼’ 기술을 개발하는데 성공했다. 서울대 화공생물공학부 최장욱 교수와 삼성전자 종합기술원 손인혁, 두석광 연구원 공동연구팀은 충전속도를 높이고 용량도 향상시킨 배터리 소재를 개발하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 발표했다고 27일 밝혔다. 이 기술을 활용하면 기존 전기차 배터리 충전시간의 5분의 1인 12분이면 완전 충전이 가능하다. 또 전기자동차용 배터리에 요구되는 온도 기준인 60도까지 안정성을 유지할 수 있다. 그래핀은 탄소의 얇은 한 겹으로 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 ‘꿈의 소재’로 주목받고 있는 물질이다. 연구팀은 2차원의 얇은 막 형태의 그래핀을 팝콘처럼 3차원 입체 형태로 대량합성하는 기술을 개발했다. 이렇게 만든 그래핀 볼을 리튬이온 전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용한 결과 충전 용량은 늘고 충전시간이 단축되는 한편 고온 안전성까지 확보할 수 있게 됐다. 연구팀은 그래핀 볼 기술과 관련해 국내 특허는 물론 미국에도 특허를 출원했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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

●기상이변 주범 엘니뇨 AI로 예측 전남대 지구환경과학부 해양환경전공 함유근 교수팀은 인공지능(AI) 활용기법인 합성 곱 신경망 기술을 이용해 기상이변을 일으키는 엘니뇨 현상의 발생을 기존 방법보다 훨씬 정확하고 빠르게 예측할 수 있다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구결과는 25일부터 부산 벡스코에서 열리는 ‘2017년 기상학회 가을 학술대회’에서도 발표될 예정이다. 이번 기술은 상대적으로 적은 샘플 개수로도 효과적으로 예측할 수 있다는 장점이 있다. ●차세대 고성능 리튬·황 2차전지 개발 한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 녹색도시기술연구소 에너지융합연구단 조원일 박사팀은 기존 리튬이온전지보다 성능이 8배 이상 우수한 리튬·황 이차전지 기술을 개발하고 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’ 최신호에 발표했다. 리튬·황 이차전지는 효율이 높은 차세대 전지기술로 주목받았지만 충방전 수명이 짧고 폭발 가능성이 크다는 단점이 있었다. 연구팀은 리튬 전극에 도금을 해 이 같은 단점을 보완했다. 이번에 개발된 기술은 가볍고 에너지 출력도 높아 드론이나 자율주행차는 물론 에너지저장시스템 등 다양하게 활용될 것으로 기대되고 있다. ●‘연구자 중심 R&D 프로세스’ 토론회 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 24일 서울 여의도 국회의원회관에서 박홍근, 송희경, 오세정 의원과 공동으로 ‘연구자 중심 연구개발(R&D) 프로세스 혁신’ 토론회를 열었다. 이번 토론회에서는 R&D과제의 기획과 선정, 평가, 보상 프로세스 전반을 연구자 중심으로 변화시켜 실패를 두려워하지 않는 R&D에 집중하는 방안에 대해 집중적으로 토론했다. 이번 토론회에서 논의된 혁신방안은 경제관계장관회의 보고 등을 거쳐 11월 중에 최종 확정된다.

조울증 환자 5년 만에 38% 급증 조증·우울증 결합… 감정기복 커 아무 이유 없이 화를 내는 사람을 보면 무작정 ‘분노조절장애’라고 평가하기 쉽습니다. 그러나 실제로는 감정 기복이 심한 질병인 ‘조울증’일 가능성이 높다고 합니다. 조울증은 단순히 울고 웃는 병이 아닙니다. 환자가 예측 불가능한 돌발 행동을 할 가능성이 높기 때문에 우울증보다 훨씬 위험한 병입니다.조울증 환자는 계속 늘고 있습니다. 23일 건강보험심사평가원에 따르면 조울증 환자 수는 2011년 6만 6642명에서 2015년 9만 2169명으로 5년 만에 38%나 급증했습니다. 발병 원인은 명확하지 않지만 과도한 음주, 심한 스트레스, 부족하거나 과도한 수면 시간이 증상을 악화시킵니다. 환자가 증가할 수밖에 없는 ‘현대인의 병’인 것입니다. 조울증은 정식 명칭이 ‘양극성 장애’입니다. 들뜬 상태인 ‘조증’과 우울한 상태인 ‘우울증’이 번갈아 나타납니다. 일부 환자는 가벼운 조증 때문에 맡은 일이 더 잘 풀리기도 합니다. ●조증땐 자신감 과해져 공격적 성향 홍경수 삼성서울병원 정신건강의학과 교수는 “조증기에는 자신감이 넘쳐 말과 행동이 많아지고 잠을 안 자도 피곤하지 않다”며 “머리 회전이 빠르고 아이디어가 떠올라 일을 많이 벌이고 지나치게 낙관적”이라고 설명했습니다. 그러나 정도가 지나치면 낭패를 봅니다. 증세가 악화되면 생각이 다른 이들과 자주 다투고 피해의식을 드러냅니다. 목소리를 높이며 공격적 성향을 보여 폭력 사고 위험이 커집니다. 투자나 사업을 벌여 큰 손해를 입기도 합니다. 반대로 우울 상태에서는 말썽을 일으키는 일이 급격히 줄어듭니다. 상당수 환자는 우울증이 두드러지게 나타나는데 아무리 우울증약을 먹어도 잘 치료되지 않습니다. 우울증과 조울증은 치료법이 완전히 다르기 때문입니다.실제로 식당에서 아르바이트를 하는 김미영(44·여)씨는 산후우울증과 남편의 외도로 스트레스를 받은 뒤 14년 동안 동네 의원에서 항우울증제를 처방받아 먹었지만 증상을 완전히 조절하지 못했습니다. 약을 먹으면 1~2주 뒤 우울 증상이 많이 개선됐지만 그때뿐이었습니다. 오히려 최근 1~2년 사이에는 자신감이 생기고 조증이 두드러졌습니다. 하지만 조울증 치료제로 약을 바꾸자 약간의 우울 증상만 남고 기분 조절이 가능해졌습니다. 조현상 세브란스병원 정신건강의학과 교수는 “우울증과 조울증은 원인 기전이 완전히 다르다”며 “우울증은 신경전달물질 세로토닌의 재흡수를 조절하는 항우울제만으로도 기분을 돌릴 수 있지만 조울증은 신경 흥분조절 기능에 문제가 있는 병이기 때문에 리튬이나 항경련제 같은 기분조절제를 쓴다”고 말했습니다. 여기에 면담 치료나 가족 치료를 병행하면 증상을 더 효과적으로 조절할 수 있습니다. 만성우울증과 경증의 조증이 결합하면 우울증과 구분하기가 매우 어렵습니다. 조 교수는 “우울증이 먼저 발병하는 환자 비율이 70%”라며 “우울증 발병 뒤 조울증을 진단하는 데 보통 10년씩 걸린다”고 지적했습니다. 조울증 환자 중에서 스스로 목숨을 끊는 비율은 10~15%로 매우 높기 때문에 단순 우울증으로 오인해 병을 방치하지 않도록 가족들이 세심하게 살펴야 합니다. 가장 중요한 것은 우울증 환자의 과거나 현재에 조증이 있는지 살피는 것입니다.조울증에서 나타나는 우울 증상은 10·20대 등 더 어린 나이에 시작하고 약을 먹어도 자주 반복되는 특징이 있습니다. 불안정한 감정 기복이나 짜증, 화, 충동적 행동 등 조증이 함께 나타날 때도 많습니다. 홍 교수는 “지나치게 많이 먹고 많이 자는 형태로 나타날 수도 있다”고 설명했습니다. ●봄·여름엔 조증, 가을·겨울엔 우울증↑ 이미 조울증 진단을 받았다면 치료를 하면서 생활수칙을 지켜야 합니다. 조울증 환자는 일찍 잠자리에 들어 충분한 수면을 취하고 폭식하지 않도록 식사를 거르지 않는 것이 중요합니다. 또 일조량이 줄어드는 요즘과 같은 시기에는 야외에서 충분한 햇빛을 쬐는 것이 좋습니다. 조울증은 계절성이 있기 때문입니다. 조 교수는 “보통 가을과 겨울에 우울 증상을 보이다가 봄과 여름에는 조증 증상을 보인다”며 “조증보다는 우울증을 앓는 기간이 3배 이상 길기 때문에 조증보다는 우울증으로 더 오랜 기간 고통받는다”고 설명습니다. 직장인이라면 병을 숨기려고만 하지 말고 주변 사람에게 양해를 구해 과로하지 않도록 주의해야 합니다. 욕심과 스트레스는 조울증을 악화시키는 주범입니다. 술이나 식욕억제제도 증상을 악화시키기 때문에 주의해야 합니다. 정기적인 약물 치료만으로도 증상의 70%는 완화됩니다. 그러나 조울증도 우울증과 마찬가지로 완치보다는 증상 관리에 중점을 둬야 하기 때문에 조급해하지 말고 장기적인 관점으로 치료해야 합니다. 약물 치료로 어느 정도 증상이 완화되면 면담 치료 등으로 완전한 사회 복귀를 준비하면 됩니다. 홍 교수는 “본인과 가족이 모두 병을 잘 이해하고 받아들이고 감당해 내는 것이 중요하다”며 “이후 대인 관계에서의 갈등 조절, 스트레스 대처에 초점을 맞춘 면담 치료가 큰 도움을 준다”고 강조했습니다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

리튬이온 전지로 대표되는 2차 전지 시장을 주도해 온 우리나라가 일본과 중국 사이에서 ‘샌드위치’ 신세로 전락할 수 있다는 우려가 제기되고 있다. 일본은 ‘전고체전지’(전지 전해질을 액체에서 고체로 바꿔 안전성을 강화하는 기술) 등 차세대 기술을 주도하고 있으며 중국은 코발트, 니켈 등 핵심 원료를 집중적으로 확보하며 시장 점유율을 높이고 있다. 국내에서 민관 협력이 좀더 강화돼야 한다는 주장이 나온다.10일 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 전기자동차용 2차 전지 시장에서 일본 파나소닉은 올 들어 7월까지 총 합계 용량 4974.9㎿h 규모의 배터리를 출하해 세계시장 점유율(24.9%) 1위를 기록했다. 특히 글로벌 1위 전기차 생산업체인 미국의 테슬라에 납품하며 점유율이 급등했다. 일본의 PEVE(6위)와 AESC(7위)도 점유율 5% 이상으로 7대 메이저에 들었다. 3개 일본 기업의 전체 시장 점유율은 35.3%다. 중국의 CATL(10.3%)과 BYD(9.5%)는 각각 3위와 4위였고 점유율 합계는 19.8%였다. 우리나라의 LG화학(11.7%)과 삼성SDI(6.1%)는 각각 2위와 5위를 기록했지만, 국가별 합계는 17.8%로 일본, 중국에 미치지 못했다. 일본의 힘은 차세대를 선도할 수 있는 기술 능력이다. 전지생산업체 무라타가 2019년, 완성차업체 도요타가 2021년에 전고체전지를 생산할 방침이다. 액체 전해질을 쓰는 현재 리튬이온 배터리는 폭발 위험이 있지만, 고체 전해질을 쓰는 전고체전지는 안전한 데다 1회 충전 주행거리를 2~3배로 늘릴 수 있다. 2006년부터 2015년까지 고체 전해질 관련 특허 건수는 도요타가 24건으로 가장 많고 무라타·소니(15건) 등이 뒤를 잇고 있다. 중국은 2차 전지의 주재료인 코발트, 니켈 등 자원 확보에 공을 들이고 있다. 지난해 차이나 몰리브덴은 아프리카 콩고민주공화국에 있는 코발트·구리 광산 지분의 56%를 매입했다. 연간 1만 6000t이 채굴되는 이 광산을 사들이면서 중국의 정제 코발트 시장 점유율은 62%로 뛰었다. 리튬 점유율도 44%에 이른다. 우리나라의 코발트, 리튬 자급률은 0%다. 또한 세계 희토류의 90%가 중국에서 생산된다. 2차 전지업계 관계자는 “일본은 정부가 차세대 기술에 집중적으로 투자하고, 중국은 정부 차원에서 전방위 자원외교에 나서는데 우리나라는 기업들만이 외로운 전투를 벌이는 상황”이라고 설명했다. 삼성SDI는 지난 8월부터 리튬 채굴·가공 사업권을 확보하기 위해 칠레에서 중국 기업들과 입찰 경쟁 중이다. 6개 업체가 1차 입찰을 통과했는데 이 중 3개가 중국 기업이다. 내년 초에 최종 사업자가 선정된다. LG상사도 광산 투자를 검토중이다. 하지만 국내의 관심은 낮고 광산 개발 후 5년이 지나야 겨우 이익을 낼 수 있다. 그럼에도 불구하고 지난해에 비해 올해 전기차용 전지 시장 점유율이 LG화학 160.7%, 삼성SDI 89.1% 등 폭발적인 성장을 보인 것은 고무적이다. 삼성SDI는 지난달 서울 코엑스에서 열린 인터배터리 전시회에서 차세대 전고체전지를 선보였고 LG화학도 연구개발 비용의 41%를 전지 분야에 투입하고 있다. 박용준 경기대 신소재공학과 교수는 “2차 전지 부문에서 앞서 나가기 위해 전세계적으로 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있는 가운데 정부, 학계, 업계가 긴밀하게 힘을 모을 필요가 있다”고 말했다. 이경주 기자 kdlrudwn@seoul.co.kr

현대자동차가 유럽에서 전기차 카셰어링(차량 공유) 서비스를 시작한다. 현대차는 지난 5일(현지시간) 네덜란드 암스테르담 국립박물관에서 피터 리진스 암스테르담 부시장, 이윤영 주네덜란드 대사, 김형정 현대차 유럽법인장 등이 참석한 가운데 ‘암스테르담 아이오닉 카셰어링 서비스 개시 행사’를 열었다고 8일 밝혔다. 공유경제의 대표적 모델인 카셰어링은 사용자의 차량 구입 및 유지비 부담을 없이 필요할 때 차량을 사용할 수 있다는 점에서 전 세계적으로 주목받고 있다. 현대차가 유럽에서 카셰어링 사업을 하기는 이번이 처음이다. 시험무대가 될 네덜란드는 유럽 최대 전기차 보급 국가로 전국에 2200여개에 달하는 전기차 충전시설을 갖추고 있다. 현대차는 카셰어링 운전자들의 편의성을 높이고자 ‘찾아가는 이동식 급속 충전 서비스’도 제공할 예정이다. 이번 사업에는 현대차의 전기차 ‘아이오닉 일렉트릭’ 100대가 투입된다. 28㎾h 리튬이온폴리머 배터리를 단 아이오닉 일렉트릭은 1회 충전으로 280㎞(한국 기준 191㎞)를 달릴 수 있다. 카셰어링 홈페이지(www.IONIQcarsharing.nl)나 전용 앱에서 회원에 가입하면 차량을 예약할 수 있다. 필요에 따라 짧게는 1분부터 길게는 일주일까지 필요한 기간만큼 사용할 수 있다. 현대차그룹은 지난 8월 “2020년까지 전 세계 친환경차 시장에서 판매 2위를 달성하겠다”는 포부를 밝힌 바 있다. 유영규 기자 whoami@seoul.co.kr

일본 도시바(東芝)가 6분 만에 충전할 수 있는 전기자동차(EV)용 리튬이온 배터리를 새 수익원으로 개발했다고 니혼게이자이신문이 2일 보도했다. 부극(負極)의 재료에 티타늄과 니오븀 산화물을 사용해 결정이 깨끗하게 병립하게 합성하는 것을 통해 체적(부피)당 용량을 2배로 향상했다.단시간 충전으로 실용수준 320㎞를 주행할 수 있다. 지금까지보다 5배의 전류로 충전이 가능해 불과 6분 만에 배터리 전체 용량의 90%까지를 충전할 수 있게 됐다.지금까지는 80%의 충전에 30분간 걸렸다. 도시바는 배터리 충전시간을 단축하고 주행거리를 획기적으로 향상한 이 리튬이온 배터리를 EV에 탑재해 2019년도 실용화를 목표로 한다.새로운 수익원으로 기대된다. 리튬이온 배터리는 리튬이온이 전해액을 통해서 정극(正極)과 부극(負極) 사이를 왕래해 충전이나 방전을 되풀이한다.부극에는 지금까지는 주로 흑연이 사용되고 있어 성능이 약했다. 그런데 티타늄 산화물은 전기를 축적하는 성능이 높은 편이다.여기에 니오븀을 더해서 미세한 결정들이 일치하게 합성한 결과 리튬이온이 부극에 들어가기 쉬워져서 용량이 높아졌다. 폭 11.1㎝,높이 19.4㎝ 크기의 배터리를 시작품으로 만들었다.충전이나 방전을 5천회 되풀이해도 성능은 유지됐고,섭씨 영하 10도에서도 급속충전돼 혹한지에서도 사용할 수 있다고 한다. 지금까지는 탄소의 부극에 높은 값의 전류로 충전하면 전해액에 녹아있던 리튬이온이 고체가 되며 성능이 떨어지거나 수명이 단축되거나 했다.티타늄·니오븀 산화물은 이런 문제를 해소했다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

고향 방문이나 해외여행 등으로 집을 떠나게 되면 스마트폰 배터리는 더 금세 닳는 것 같고 충전 시간은 평소보다 더 오래 걸리는 것처럼 느껴진다. 물론 심리적 요인이 크겠지만, 배터리를 오래 쓰는 습관과 배터리를 빠르게 충전하는 방법은 따로 있다. 스마트폰 배터리 생산 기업인 삼성SDI의 전문가로부터 조언을 얻었다.우선 빠른 충전을 원한다면 전원을 끄거나 ‘비행기 모드’, ‘절전 모드’에서 충전하는 것이 좋다. 디스플레이가 작동을 멈추고, 통신이 차단되면 그만큼 전력 소모가 줄기 때문에 충전 속도도 빨라진다. 또 추운 곳보다는 따뜻한 곳에서 충전하는 게 속도가 빠르다. 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질 등 4대 요소로 구성되는데, 리튬 이온이 전해질을 통해 양극, 음극을 이동하면서 충전이 된다. 그런데 배터리의 주요 구성원은 온도가 낮아지면 반응 속도가 느려지는 화학물질이다. 따라서 온도가 낮아지면 배터리 내부 리튬 이온의 이동 속도가 낮아지고 충전이 느려질 수 있다. 물론 모닥불 바로 옆처럼 뜨거운 곳은 폭발 위험이 있으니 피해야 한다. 굵은 충전 케이블을 쓰는 것도 방법이다. 케이블의 두께가 얇으면 전류의 저항이 커지고, 전류 손실도 상대적으로 늘어난다. 반대로 케이블이 굵으면 전류 저항이 적어 충전 속도에 도움이 된다. USB 충전 방식보다 어댑터 방식으로 충전하는 게 빠른 것은 널리 알려진 상식이다. 그렇다면 얼마나 빠를까. 최대 4배 정도다. 또 예전에 쓰던 납축전지나 니켈-카드뮴 전지는 완전히 방전한 후에 충전하지 않으면 배터리의 용량이 줄어드는 결과가 나타났지만, 요즘에 쓰는 리튬 전지는 수시로 충전해도 문제가 없다. 배터리 자체를 오래 쓰려면 스마트폰 부품 가운데 가장 전력가 많은 디스플레이의 밝기를 ‘자동 밝기’로 두지 말고 수동으로 조절해 밝기를 조금 어둡게 해주는 편이 좋다. 또 와이파이, 블루투스 등 안쓰는 기능이나 앱은 꺼두는 편이 유리하다. 해당 기능을 사용하지 않아도 스마트폰은 기능이 돌아갈 수 있도록 지속적으로 동작하기 때문이다. 앱이나 사회관계망서비스(SNS)의 자동 업데이트 역시 배터리를 소모시킨다. 배터리를 효율적으로 관리해 주는 앱을 설치하는 것도 좋은 방법이다. 이경주 기자 kdlrudwn@seoul.co.kr

#1. 직장인 김모씨는 최근 해외 출장길에 올랐다가 라이터로 인해 비행기를 놓칠 뻔한 아찔한 경험을 했다. 라이터는 1개에 한해 기내 반입만 허용된다는 사실을 깜빡하고 위탁 수하물에 넣었기 때문이다. 수하물을 맡긴 후, 5분간 항공사 카운터 근처에서 대기하라는 말을 흘려듣고 이미 출국장을 통과한 김씨는 탑승 직전 항공사 직원의 다급한 연락을 받고 다시 공항 검색대 옆 수하물 코너로 되돌아가 가방을 다시 확인했다. 김씨는 조금만 늦었어도 비행기를 못탈 뻔했다. #2. 해외여행을 떠나던 이모씨는 위탁 수하물 때문에 비행기 탑승을 포기해야 했던 씁쓸한 기억이 있다. 객실 휴대 반입만 가능한 보조 배터리를 위탁 수하물로 넣어둔 것이 화근이었다. 탑승구 게이트에서 이 사실을 인지한 이씨는 부랴부랴 해당 물품을 빼내 다시 기내로 옮기는 과정을 거치느라 결국 비행기에 타지 못했다. 이미 항공기에 실린 이씨의 다른 가방을 내리느라 해당 항공편도 지연 출발했다두 경우는 모두 사전에 수하물 기준을 꼼꼼히 챙기지 못해 벌어진 일이다. ‘가을 휴가’라 불리는 이번 추석 황금 연휴에는 무려 110만명 이상이 해외 여행에 나설 전망이다. 가뜩이나 많은 승객으로 붐비는 공항을 무사히 통과하기 위해서는 철저한 ‘사전 점검’이 필수다. 여행의 출발지인 공항에서부터 기분을 망치면 오랫동안 준비해온 여행의 기쁨은 반감될 수밖에 없다. 비행기를 탈 때마다 헷갈리는 것이 바로 수하물 기준이다. 국토교통부에서 고시한 항공기 반입 규정에 따르면 폭발성, 인화성, 유독성 물질은 휴대 및 위탁 수하물로의 운송이 모두 금지되어 있다. △페인트, 라이터용 연료와 같은 발화성·인화성 물질 △산소캔, 부탄가스캔 등 고압가스 용기 △총기, 폭죽 등 무기 및 폭발물류 △ 리튬 배터리 장착 전동휠 ?탑승객 및 항공기에 위험을 줄 가능성이 있는 품목 등이 이에 해당된다. 단, 소형 안전성냥 및 휴대용 라이터는 각각 1개에 한해 객실 반입만 가능하며 전자담배 역시 휴대 수하물로만 소지할 수 있다. 물론 기내에서 전자담배 기기를 충전하거나 사용할 수 없다. 휴대폰, 카메라, 골프 거리 측정기인 보이스 캐디와 같은 개인 용도의 휴대용 전자기기는 사전에 리튬 배터리 용량을 반드시 확인해야 한다. 용량이 100Wh 이하라면 기내 반입 및 위탁 운송이 가능하다. 100Wh 초과~160Wh 이하일 경우에는 항공사의 사전 승인 하에만 휴대 수하물과 위탁 수하물로의 운송이 가능하다. 160Wh를 초과할 경우 위탁 및 휴대 수하물 모두 운송이 불가하다. 일반적인 스마트폰 배터리가 20Wh 정도라는 점을 감안하면 계량이 쉽다. 여분 또는 보조 배터리는 단락 방지 포장 상태로 5개에 한하여 기내 반입만 가능하다. 단, 5개 중에서도 100Wh 초과 160Wh 이내의 고용량 배터리는 2개 이내로 제한된다. 특히 중국 출발편에 더욱 엄격히 적용되기 때문에 주의가 필요하다. 물이나 음료수, 화장품 등의 액체류는 국제선의 경우 100㎖ 이하 개별 용기에 담아 투명 비닐 지퍼백에 넣으면 1인당 총 1ℓ까지 휴대할 수 있다. 위탁 수하물로 보낼 경우에는 개별용기 500㎖ 이하로 1인당 2ℓ까지 허용된다. 이 외, 기내에서 약을 복용해야 하는 승객은 의사 처방전 등 관련 증명서를 준비하면 된다.만일 인천국제공항 보안검색대에서 기내 반입 금지물품이 발견되었다면 폐기할 필요 없이, 물품을 공항에서 보관하거나 택배로 보내주는 서비스를 이용하면 된다. ‘반입 금지 물품 보관 및 택배 서비스’를 이용하려는 승객은 출국장 안에 마련된 전용 접수대에서 물품보관증을 작성하고 서비스를 신청하면 된다. 접수대는 오전 6시부터 오후 8시까지 운영되며, 물품 보관은 하루 기준 3000원, 택배 요금은 7000원부터 적용된다. 연휴 사상 최대의 인원이 공항을 이용할 것으로 예상되는 만큼 혼잡을 피하고 탑승 수속 대기 시간을 줄이려면 출발 하루 또는 이틀 전에 집에서 PC나 모바일 체크인으로 간편하게 수속을 해 두는 편이 편리하다. 단 공동운항편 이용 고객, 미국 입국 시 여행서류 확인이 필요한 승객 중 전자비자(ESTA) 미소지자 등은 서비스 이용이 제한될 수 있다. 인천공항 내에서도 무인발권기를 통한 셀프 체크인이 가능하다. 무인발권기는 인천공항 3층 제주항공 등의 수속 카운터인 F구역에 설치돼 있다. F구역의 ‘셀프 백드롭’ 서비스를 이용하면 직접 수하물을 맡길 수 있다. 아침 6시부터 오후 7시까지 이용할 수 있으며 해당 항공편 출발시간 1시간 전까지 마쳐야 한다. 도심의 공항터미널을 이용하면 보다 간편하게 출국 수속을 밟을 수 있다. 삼성동과 서울역 등 도심공항터미널에서 탑승 수속 및 수하물 탁송, 출국심사를 한번에 해결한 뒤 공항으로 이동해 전용출국통로를 통해 신속하게 출국하면 된다. 인천공항 승객은 출발 3시간 전, 김포공항 승객은 국제선 출발 2시간 20분 전, 국내선은 2시간 10분 전까지 이용 가능하다. 또한 인천국제공항을 이용할 때 만 70세 이상의 고령자나 만 7세 미만의 유·소아, 임산부를 동행하면 공항에 있는 ‘패스트 트랙’(교통 약자 전용 출국장)을 이용할 수 있다. 항공사 체크인시 패스트 트랙 티켓을 요청해 제시하면 가족 등 최대 3인의 동반자까지 따로 줄을 따로 서지 않고 빠르게 입국심사장으로 들어갈 수 있다. 이은주 기자 erin@seoul.co.kr

디젤 게이트 이후 글로벌 자동차 산업이 친환경차 중심으로 빠르게 재편되는 가운데 업계에서는 2세대 전기차 경쟁이 치열하다. 1세대 전기차는 주행거리가 150㎞ 전후에 머물러 통상 출퇴근용 도심용 세컨드카에 머물렀지만 2세대 전기차의 주행거리를 250~300㎞ 이상이다. 한번 충전으로 서울에서 부산은 못 가도 대구까지는 갈 수 있는 셈이다. 차의 기본 성능인 안정적인 이동성이 대폭 늘어남에 따라 데일리카로서의 경쟁력도 높아지고 있다. 2세대 전기차의 등장은 에너지 효율성을 보다 높인 배터리 기술의 발전과 궤를 같이한다. 자동차 업계에선 “기술력의 차이가 주행거리의 차이를 만든다”고 말한다. 같은 배터리를 쓰더라도 모양이나 배치, 제조사의 기술 노하우에 따라 주행거리 및 에너지 연비 등이 달라질 수 있기 때문이다.●‘볼트 EV’ 80% 급속 충전에 1시간 걸려 현재 상용화된 2세대 전기차 중 대표적인 모델은 쉐보레 볼트 EV다. 볼트 EV는 한번 충전으로 383㎞를 주행할 수 있다. 볼트 EV는 감속과 동시에 생기는 운동에너지를 배터리로 저장해 효율성을 높이는 ‘리젠 온 디맨드’ 기능으로 주목받았다. 실제 쉐보레 측이 해당 기능을 사용해 측정한 결과 공인 환경부 주행거리(383㎞)보다 100㎞가량 늘어난 470㎞가 나오기도 했다. 볼트EV는 LG화학의 리튬 이온 배터리를 장착하고 있는데 용량은 60h다. 80% 급속 충전하는 데 1시간이 걸린다. 출고가격은 4779만원이지만 각종 보조금 등을 적용하면 2000만원대에 구입이 가능해 초기 도입 물량인 400대가 완판됐다. 한국GM 관계자는 “볼트EV는 한국 GM디자인센터 주도로 장거리 주행 전기차 프로젝트를 진행한 첫 작품”이라면서 “내년에는 국내 물량을 5000~6000대 선으로 늘릴 계획”이라고 밝혔다.●BMW·테슬라도 내년 ‘2세대車’ 내놔 일본 닛산자동차도 이달 초 2세대 전기차 모델인 신형 ‘리프’를 출시했다. 1세대 리프를 내놓은 지 8년 만이다. 신형 리프의 1회 충전 시 주행거리는 일본 기준 400㎞, 유럽 기준 380㎞다. 신형 리프는 닛산 자회사인 AECS의 40h급 배터리를 장착했는데 볼트와 비교하면 시간당 출력이 20나 적다. 단 1세대에 비해 에너지 밀도를 67% 높이고 전력 사용 설계 등을 개선해 같은 부피임에도 에너지 저장 용량을 높였다. 닛산은 “배터리 내구성을 높여 40분 만에 80% 급속 충전이 가능하다”고 밝혔다. 신형 리프는 다음달 2일 일본에서 판매에 돌입하며 가격은 약 315만엔(3200만원) 수준으로 책정됐다.독일의 BMW도 2세대 전기차에 해당하는 i3의 부분 변경 모델의 출시를 앞두고 있다. 2014년 전 세계에서 6만대 이상 팔린 순수 전기차 모델인 BMW i3를 개발한 BMW는 올해 프랑크푸르트 국제 모터쇼(IAA)에서 BMW 뉴 i3 및 뉴 i3s를 선보였다. 내년 출시 예정인 이 전기차는 BMW 그룹과 삼성 SDI가 공동 개발한 94Ah(33h) 용량의 리튬이온 배터리를 쓴다. 기존 200㎞(유럽 기준) 안팎에 불과했던 최대 주행거리를 대폭 늘린 것이 특징이다. 뉴 i3에 탑재된 전기모터의 최고출력은 170마력이며 최대 주행거리는 유럽 기준 290~300㎞이다. 고성능 모델인 뉴 i3s는 최고 출력 184마력으로 최대 주행거리는 280㎞이다. 이에 앞서 BMW코리아는 1회 충전 시 208㎞(한국 기준)를 달리는 i3의 업그레이드 모델인 소형 전기차 i3 94Ah를 다음달 출시할 예정이다.미국의 대표적인 전기차 업체 테슬라의 모델3도 2세대 전기차 시장의 강력한 경쟁자다. 내년 정식 출시 예정인 이 제품은 한번 충전으로 352㎞를 달릴 수 있는 데다 최대출력도 258마력을 자랑한다. 하지만 배터리 용량이 70h를 훌쩍 뛰어넘어 에너지 연비가 떨어지고 가격(3만 5000달러)이 비싼 것이 단점이다. 한편 국내에서는 현대자동차가 내년 상반기에 전기차인 코나를 출시할 예정이다. 1세대에 해당하는 아이오닉의 1회 충전 시 주행거리가 191㎞였다면 코나는 390㎞의 주행거리를 목표로 개발 중이다. 현대자동차 관계자는 “코나는 국내에서 출시되는 첫 번째 스포츠유틸리티(SUV)형 전기차”라면서 “대용량의 배터리를 장착하면서도 넓은 트렁크 공간을 확보하는 제품을 선보일 계획”이라고 말했다. 한국의 전기차 공인 인증 주행거리 측정 방식은 유럽보다 까다로운 미국 방식을 사용하기 때문에 유럽 대비 약 30% 정도 적게 나온다. ●“에너지 연비·급속 충전 속도에 성패” 하지만 업계 관계자들은 2세대 전기차의 성패는 결국 전기차의 에너지 연비 및 급속 충전 속도에 달려 있다고 보고 있다. 최영석 전기차유저포럼 이버프 공동대표는 “당장 내년부터는 40h 용량의 배터리에 250~300㎞를 주행하는 2세대 전기차가 대세가 될 것”이라면서 “다만 현재 시간당 50h인 충전 속도를 100h까지 2배로 올려 충전 시간을 절반으로 줄이는 급속 충전 기술의 발전이 2세대 전기차 성패의 관건이 될 것”이라고 말했다. 이은주 기자 erin@seoul.co.kr

최근 국내에서도 판매를 시작한 테슬라의 전기자동차 모델S는 가격이 1억원이 넘는다. 고가에도 불구하고 날개 돋친 듯 팔려 나가고 있다. 이에 기존 내연기관 자동차를 개발하던 기업들도 경쟁력 있는 전기차를 속속 출시하고 있다. 사실 전기차는 최근에 등장한 것 같지만 역사는 상당히 오래됐다. 자동차 역사의 초창기엔 시장 주도권을 두고 이미 내연기관과 격돌했으며, 1990년대 말에는 제너럴모터스(GM)가 전기차 EV1를 선보이기도 했다. 그러나 전기차가 내연기관 자동차와 경쟁에서 진 이유는 바로 배터리 때문이었다. 기존 배터리는 납 때문에 환경에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 전기를 많이 저장하지 못하면서도 몹시 무겁다는 치명적인 단점이 있었다. 다행히 리튬이온 배터리 기술의 발전으로 배터리의 부피는 작아지고 저장 용량은 한층 커졌다. 그 덕분에 전기차가 도로로 다시 돌아오게 됐다. 하지만 배터리의 가격은 여전히 비싼 편이라 정부나 지방자치단체로부터 보조금을 받지 않으면 전기차가 가격 경쟁력을 갖기는 쉽지 않다. 이를 잘 아는 테슬라는 배터리의 효율 및 수명을 개선하는 등 경제성 확보를 위해 캐나다 댈하우지대학의 제프 단 교수와 손잡고 배터리 연구에 나섰다. 단 교수는 배터리 분야에서 세계적인 권위자로 배터리를 충·방전할 때 분자 단위에서 어떤 변화가 일어나는지를 관찰하고, 배터리에 들어가는 물질을 개량함으로써 상당한 성과를 거두었다. 단 교수가 연구에 사용하는 도구는 ‘중성자’다. 중성자는 물질 내부를 손쉽게 투과하면서 구성 물질의 정보를 갖고 나온다. 이 정보를 이용하면 배터리를 이루고 있는 물질의 원자 배열이나 리튬이온의 이동 경로를 눈으로 보듯 알 수 있다. 중성자는 보통 핵분열 반응이 왕성한 대형 연구용 원자로나 인위적으로 핵반응을 일으킬 수 있는 커다란 가속기를 통해 만들어진다. 연구자들은 여기에 ‘중성자 산란장치’라는 과학 장비를 설치, 운영함으로써 다양한 물질의 내부 구조를 자세히 연구한다. 최근에는 배터리뿐만 아니라 금속, 초전도체, 태양전지 등 각종 재료 연구에도 중성자를 유용하게 활용한다. 또 태양광, 풍력 등 날씨의 영향을 많이 받는 신재생에너지 분야에서도 배터리의 효율을 높이는 데 중성자를 사용한다. 테슬라 같은 기업 외에도 전 세계는 국가 차원의 배터리 연구를 진행하고 있다. 일본의 라이징 배터리 프로젝트, 미국의 배터리500 프로젝트, 독일의 엑설런트 배터리 프로그램 등이 그것이다. 이를 통한 성과가 국가의 에너지정책에 미치는 영향은 상당히 커질 것이다. 국내에서도 배터리 연구가 활발하게 이뤄지고 있는 만큼 중성자의 활약도 더욱 기대해 본다.

연일 계속되는 폭염으로 휴대용 선풍기 사용이 늘어 안전사고도 늘고 있다며 행정안전부가 3일 주의를 당부했다. 행안부에 따르면 올해 6월 14일∼7월 1일 이베이코리아, G마켓에서 판 휴대용 선풍기는 16만 4000여대로 지난해 같은 기간(5만 8000여대)보다 3배 가까이 늘었다. 안전사고도 크게 늘어 올해 상반기에만 15건의 사고가 발생했다. 2016년 4건, 2015년 2건보다 각각 3.75배, 7.5배 늘어난 수치다. 사고 유형별로 보면 선풍기 폭발·과열사고가 8건으로 가장 많았다. 실제로 지난 5월 10일 경기도의 한 초등학교에서 휴대용 선풍기가 폭발해 학생 13명이 다쳤다. 행안부는 휴대용 선풍기 구입 시 KC마크와 전자파적합등록번호, 리튬전지 안전인증번호 등 3가지를 반드시 확인해야 한다고 강조했다. 이 가운데 1개라도 누락된 제품은 불법 제품일 가능성이 크다. 휴대용 선풍기를 충전할 때에도 제품에 표기된 정격 용량에 맞는 충전기(스마트폰용 충전기)를 써야 하며 충전 전압이 높은 고속충전기(9V) 사용은 과열 위험이 있어 피해야 한다. 류지영 기자 superryu@seoul.co.kr

최근 취미·레저용 드론 판매가 늘고 있는 가운데 일부 제품의 경우 배터리가 폭발할 위험이 있어 소비자들의 주의가 필요하다.한국소비자원은 취미·레저용 드론 20개 제품의 배터리와 드론 본체 안전성을 조사한 결과를 1일 발표했다. 20개 제품 모두 리튬폴리머 배터리가 장착돼 있는데 이 중 8개 제품(40.0%) 배터리에 보호회로가 없었다. 소비자원에 따르면 용량 이상으로 충전하면 폭발하거나 불이 날 위험성이 있었다. 실제로 보호회로가 없는 1개 제품은 소비자원의 과충전 시험 중 폭발했다. 4개(20.0%) 제품은 빠르게 회전하고 날카로운 드론 프로펠러로부터 신체 등의 상해사고를 예방할 수 있는 보호장치(안전가드)가 없었다. 9개 제품(45.0%)에는 안전가드가 있었지만, 프로펠러 회전 반경보다 작거나 설치 높이가 낮아 예방 효과를 기대하기 어려웠다. 안전가드가 사람의 신체가 아니라 사물과 충돌할 때 기체나 프로펠러를 보호하기 위한 용도라고 광고하는 제품도 있었다. 비행 중인 드론이 추락하게 되면 사람이나 차량과 충돌할 위험이 크다. 그렇지만 19개 제품(95.0%)은 조정 거리를 벗어나면 아무런 경고 없이 추락했다. 17개 제품(85.0%) 송신기에 배터리 방전 경고 기능이 없어 비행 중에 배터리가 방전되면 갑자기 추락할 우려가 있었다. 드론 초급자가 알기 어려운 조종자 준수사항을 모두 표시한 제품은 2개에 불과했고 10개 제품(50.0%)에는 아예 표기하지 않았다. 심지어 드론은 ‘항공안전법’에 의해 야간비행(일몰 후부터 일출 전까지)이 금지되지만, 일부 오픈마켓 등에서 판매되는 드론에는 ‘야간비행 가능’등의 광고가 이뤄지고 있었다. 한편 올해 1월부터 5월까지 소비자원 소비자위해감시시스템에 접수된 드론 안전사고는 총 12건으로, 지난해 같은 기간보다 무려 4배 늘었다. 2015년부터는 총 40건이 접수됐다. 사고 원인으로는 드론 충돌이 23건(57.5%)으로 가장 많았고 배터리 폭발·발화(9건,22.5%), 드론 추락(8건,20.0%)이 이었다. 소비자원은 국가기술표준원에 드론 본체와 리튬배터리 안전기준을 마련해 줄 것을 건의했으며, 국표원은 취미·레저용 드론 안전기준안을 마련하고 있다고 전했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

폭발 사고로 초등학생들 부상 사례도…정부청사 측 “화재 예방 위해 반입 금지”날씨가 점점 무더워지면서 한 손에 ‘휴대용 선풍기’를 든 사람들이 넘쳐나고 있다. 28일 인터넷 쇼핑 사이트 G마켓에 따르면 올해 1월부터 전날까지 휴대용 선풍기의 누적 판매량은 전년 같은 기간보다 4배 폭증한 것으로 나타났다. 하지만 일부 선풍기에서 폭발 사고가 잇따르면서 우려가 커지고 있다. 특히 기기를 손에 휴대하며 얼굴 가까이 가져간다는 점 때문에 사용자들의 각별한 주의가 요구된다.지난 5월 10일 경기 파주시의 한 초등학교 교실에서 휴대용 선풍기가 폭발하면서 학생 2명이 1도 화상을 입고 11명이 연기를 마셔 인근 병원으로 옮겨졌다. 중국산 휴대용 선풍기의 배터리가 과열로 폭발한 것으로 밝혀졌다. 직장인 이모(28)씨가 최근 9000원을 주고 산 휴대용 선풍기는 하루 만에 모터가 오작동을 일으켰다. 배터리에는 어떠한 인증마크도 없었고 제원도 적혀 있지 않았다. ‘Made in China’(중국산)가 전부였다. 산업통상자원부 산하 국가기술표준원(국표원)에 따르면 휴대용 선풍기 안에 들어가는 리튬이온 배터리와 과충전·과출력을 방지하는 보호회로는 국표원으로부터 반드시 안전인증을 받아야 한다. 그러나 현재 시중에는 안전인증을 받지 않은 휴대용 선풍기가 다량 유통되고 있다. 국표원은 폭발 사고 이후 10개 제품을 무작위로 구입해 무인증 배터리를 사용한 3개 제품에 대해 지난 5월 29일 판매 정지 등의 행정처분을 내렸다. 정부서울청사는 지난 6월 13일부터 아예 휴대용 선풍기의 청사 반입을 금지하고 있다. 청사 관계자는 “휴대용 선풍기의 안전성이 검증되지 않아 화재 예방 차원에서 내린 조치”라고 설명했다. 국표원은 휴대용 선풍기의 유통량이 급증한 만큼 기기에 대한 안전인증 조사를 확대하고 있다. 국표원 관계자는 “한국제품안전협회와 함께 시중에 유통 중인 휴대용 선풍기에 대해 인터넷 쇼핑몰에서 거래량이 높은 제품 등을 중심으로 안전성 조사를 진행 중”이라면서 “이르면 다음달 초 1차 결과를 발표할 예정이며, 문제가 있는 제품에 대해 행정조치를 내릴 계획”이라고 말했다. 서정남 한국소비자원 책임연구원은 “휴대용 선풍기 구입 시 KC마크 등 인증 여부를 꼼꼼하게 확인해야 폭발 사고를 예방할 수 있다”고 당부했다. 박재홍 기자 maeno@seoul.co.kr

벨라루스의 수도 민스크에서 여성의 가방 안에 있던 전자담배가 폭발하는 사고가 발생했다. 17일(현지시간) 영국 일간 데일리메일에 따르면, 최근 민스크의 한 지하철 개찰구로 이동 중이던 여성은 깜짝 놀라 가방을 바닥에 내던졌다. 가방 안에서 갑자기 불꽃이 튀더니 불길이 치솟은 것. 경찰은 발로 가방을 조심스레 밟으며 진화에 나섰다.당시 상황은 CCTV에 고스란히 담겼고, 소셜네트워크서비스(SNS)로 확산하며 화제를 모았다. 경찰 조사 결과, 사고는 전자담배의 배터리가 폭발하면서 발생한 것으로 밝혀졌다. 전자담배 폭발사고는 전 세계적으로 자주 보고되고 있는데 가장 큰 원인으로 리튬 이온 배터리가 꼽힌다. 리튬이온 배터리는 폭발이나 화재 위험성이 높아 과충전을 방지하는 보호회로를 반드시 갖춰야 하지만 값싼 전자담배에는 이 회로가 없거나 불량인 경우가 많은 것으로 알려졌다. 사진·영상=RT/유튜브 영상팀 seoultv@seoul.co.kr

신재생 에너지가 보급되면서 덩달아 수요가 증가할 것으로 기대되는 분야가 있습니다. 바로 에너지 저장을 위한 배터리입니다. 풍력은 밤에도 발전할 수 있긴 하지만 바람이 항상 일정하게 불지 않기 때문에 전력 수요와 공급이 일치하지 않으며 태양광은 낮에만 발전이 가능한 문제가 있습니다. 이를 극복하기 위한 대안으로 일부 태양열 발전소는 열에너지를 저장해서 밤에도 발전이 가능한 시스템을 가지고 있으나 역시 추가 비용이 발생하므로 사실 널리 사용된다고 보기는 어렵습니다. 최근 탈화석연료, 탈원전 바람에도 불구하고 일부에서 현실적으로 신재생에너지로 100% 전환은 어렵다는 지적이 나오는 이유입니다. 하지만 환경 문제는 물론 지속 가능한 안전한 미래라는 큰 목표를 생각하면 신재생 에너지 공급은 앞으로 계속 증가하게 될 것입니다. 그렇다면 여분의 에너지를 저장할 장치의 필요성은 커지게 됩니다. 그래서 이를 해결할 다양한 대안이 등장하고 있는데, 배터리는 그 가운데 가장 손쉬운 선택입니다. 이미 존재하는 검증된 기술과 장치를 사용하므로 바로 도입할 수 있기 때문입니다. 물론 비용 문제가 있지만, 점차 배터리의 용량 대 비용이 저렴해지는 것은 배터리 기반의 에너지 저장시스템(ESS·Energy storage system)의 전망을 밝게 합니다. 최근 테슬라는 자사의 대용량 리튬 배터리 에너지 저장 시스템을 하와이와 호주에 건설하겠다고 발표했습니다. 특히 호주에 건설할 배터리 시스템은 세계 최대 규모의 배터리로 100MW급 출력에 129MWh 용량을 지녀 웬만한 수력발전소 수준의 전력을 공급할 수 있습니다. 이 배터리 시스템은 혼스데일 풍력 발전소(Hornsdale Wind Farm)와 연계해서 바람의 세기가 약해질 때도 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 도와줄 것입니다. 하지만 기본적으로 리튬 배터리가 비싸기 때문에 다른 대안이 필요하다는 의견도 적지 않습니다. 대안적인 배터리 저장 기술로 각광을 받는 것이 바로 레독스 흐름 전지(RFB·Redox flow battery)입니다. 음극액(catholyte)과 양극액(anolyte)이라는 전해질 액체를 이용해서 전류를 저장하는 방식으로 아직은 생소하게 들리는 기술이지만, 비용을 크게 절감할 수 있어 미래 배터리 기술로 국내외 기업들이 활발한 연구를 진행 중입니다. 레독스 흐름 전지는 부피가 커서 스마트폰이나 노트북용으로는 적합하지 않지만, 대신 배터리 탱크에 더 많은 양극액과 음극액을 넣는 방식으로 손쉽게 용량을 증가시킬 수 있어 대용량 에너지 저장 장치로 큰 가능성이 있기 때문입니다. 독일의 프리히드리 쉴러 대학과 에베 가스파이셔(Ewe Gasspeicher)사는 최대 출력 120MW, 에너지 저장량 700MWh에 달하는 대용량 레독스 흐름 전지를 건설 중이라고 발표했습니다. 이들의 계획은 과거 천연가스를 담아두던 지하 저장소를 무려 10만㎥용량의 레독스 흐름 전지로 바꾸는 것입니다. 소금물과 폴리머를 이용해서 환경에 안전하고 여러 번의 충방전을 견딜 수 있는 레독스 흐름 전지를 만들 수 있다고 합니다. 다만, 리튬 배터리처럼 충분히 검증된 기술은 아니므로 목표대로 2023년까지 세계 최대의 배터리를 건설할 수 있을지는 좀 더 두고 봐야 알 수 있습니다. 과거에는 상상하기 힘든 엄청난 용량의 대규모 배터리가 등장하는 이유는 그만큼 수요가 있기 때문입니다. 신재생 에너지는 물론이고 24시간 한순간도 전력 공급이 끊겨서는 안 되는 병원, 데이터 센터, 공장이 과거보다 많이 증가한 것도 에너지 저장장치의 수요를 증가시키고 있습니다. 과거 모바일 기기의 증가가 배터리 기술에 큰 영향을 미쳤다면 미래에는 전기차용 배터리와 더불어 이런 대용량 배터리 시스템이 미래를 주도할 것으로 예상하는 이유입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

제목만 보면 이상하게 생각될 수 있지만, 사실 바닷물에는 여러 가지 이온이 녹아 있으므로 바닷물을 채우고 전극을 넣으면 배터리로 사용할 수 있습니다. 따라서 이를 배터리가 이전부터 개발됐지만, 대개 수명 짧고 출력이 약해 널리 사용되지 못하고 있습니다. 하지만 미 해군을 비롯한 여러 기관과 국가에서 그 가능성을 엿보고 있습니다. 미 해군의 무인 잠수정(underwater vehicles,UUVs)은 현재 리튬 이온 배터리를 사용하고 있는데, 아무래도 배터리 수명은 짧고 작전 중에는 충전할 수 없어 바닷물 속에서 장시간 작전이 어렵습니다. 하지만 바닷물 배터리, 혹은 해수 전지는 리튬 이온 배터리처럼 폭발이나 화재의 위험성이 없으면서 작동 시간이 매우 길어 수중 드론에 적합합니다. 이를 수중 드론이나 무인 센서 등에 활용하면 상당한 이점이 있을 것입니다. 물론 이를 이용한 수중 드론을 개발하는 일은 복잡한 문제를 지니고 있습니다. 계속해서 바닷물을 교체하는 형태의 배터리는 독성 물질을 만드는 화학 반응은 이용할 수 없습니다. 동시에 낮은 출력과 짧은 수명 등 극복해야 할 단점이 적지 않습니다. 하지만 최근 기술적 돌파구가 열리고 있습니다. 최근 MIT의 연구자들이 설립한 오픈 워터 파워(Open Water Power)는 실제로 수중 드론에 사용할 수 있는 신뢰성과 성능을 지닌 바닷물 배터리를 공개했습니다. (사진) 이들이 개발한 배터리는 알루미늄 합금으로 된 양극과 니켈 합금 소재의 음극을 지니고 있으며 음극에서는 수소와 수산화이온, 양극에서 산화알루미늄과 전자를 내놓는 반응을 일으킵니다. 계속해서 바닷물을 교체해주면 알루미늄 합금 전극이 산화되면서 에너지를 얻습니다. 따라서 수명이 정해져 있는 일회용 해수 전지이지만, 같은 무게의 리튬 이온 배터리 대비 10배의 에너지를 내놓으면서 환경에 안전하기 때문에 이런 특수 목적으로는 매우 유용하게 사용할 수 있습니다. 연구팀은 이를 이용하면 현재 100해리 (185km) 정도 항속 거리를 지닌 수중 드론의 항속 거리가 1000해리 (1852km)로 늘어날 수 있을 것으로 보고 실제 상용화 제품을 만들기 위해 다른 기업과 함께 연구를 진행하고 있습니다. 하지만 바닷물 배터리의 응용범위는 드론 이외에도 많습니다. 미 해군은 수중 센서용 배터리로 유용할 것으로 보고 관련 연구를 진행하고 있습니다. 연구팀은 이외에도 항공기 및 선박용 블랙박스의 전원으로 활용하는 것도 생각하고 있습니다. 바닷물에 노출되면 상당히 오랜 시간 계속해서 전력을 공급할 수 있기 때문입니다. 그러면 매우 오랜 시간 신호를 보낼 수 있습니다. 하지만 해수 전지의 상용화를 위해서 연구하는 것은 미국만의 이야기는 아닙니다. 우리나라의 UNIST와 협력 기관에서도 해수 전지를 개발하기 위해 연구를 진행 중입니다. 위에 설명한 해수 전지와 다른 방법을 이용한 2차 전지로 거의 공짜나 다를 바 없는 바닷물을 원료로 이용한다는 점에서 앞으로 성과가 기대됩니다. 우리나라는 리튬 같은 자원은 없지만, 바닷물은 풍부하게 구할 수 있기 때문입니다. 바닷물을 이용한 배터리는 언뜻 듣기에는 허무맹랑한 이야기처럼 들리지만, 어쩌면 여기에 우리의 미래가 숨어있을지도 모릅니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

기아자동차는 지난 15일 국산 SUV 최초의 플러그인 하이브리드 모델 ‘니로 플러그인 하이브리드’(이하 니로 PHEV)와, 디자인 고급화 및 신규 사양 적용으로 경쟁력을 높인 ‘2018 니로’를 각각 출시하고 본격적인 판매에 돌입했다.먼저 니로 PHEV는 하이브리드카를 기반으로 별도의 외부충전 시스템을 함께 적용해 전기차의 단거리 경제성과 하이브리드차의 긴 항속거리를 모두 갖췄다. 또한 SUV의 뛰어난 공간 활용성까지 동시에 누릴 수 있어 주중에는 출퇴근을 위해 도심 위주의 짧은 거리를 주행하고 주말에는 레저와 여행을 즐기는 데 효과적으로 이용할 수 있다. 니로 PHEV는 고효율의 리튬 이온 폴리머 배터리를 장착해 1회 충전 시 전기 모드만으로 최대 40㎞의 주행이 가능하며, 하이브리드 모드 주행 800㎞를 포함해 총 840㎞의 장거리를 주행할 수 있다. 2018 니로는 트렁크 후면에 탑재됐던 12V 보조 배터리를 납산에서 리튬 이온으로 변경하면서 차량 하부의 고전압 리튬 이온 배터리에 합치는 통합 배터리팩을 적용했다. 이를 통해 보조 배터리를 교체해야 하는 불편함을 없애고 9ℓ의 추가적인 트렁크 공간을 확보했다. 배터리 중량도 감소시켜 연비를 높였다. 이와 함께 2018 니로는 LED 헤드램프 및 LED 실내등을 탑재해 고급스러움을 높였으며, 유채색 계열의 ‘딥 세룰리언 블루’ 컬러를 추가해 개성 넘치는 외관 이미지를 구현했다. 아울러 운전자세 메모리 시스템(IMS)을 신규 적용하는 한편 고객 선호도가 높은 후측방 경보 시스템(BSD)을 전 트림에서 선택할 수 있도록 했다. 주행조향 보조 시스템(LKAS)과 부주의 운전 경보 시스템(DAA) 등 첨단 안전사양으로 안전성도 높였다. 김태곤 객원기자 kim@seoul.co.kr