[김정훈의 車림표] "배터리가 이런 거였어?"...역사부터 종류까지 '톺아보기'

한국·중국·일본이 시장 주도...향후 시장 전망 밝아

전기차 배터리. [사진=현대자동차]

현대 사회에서 자동차는 필수적인 발명품으로 자리 잡았다. 자동차의 핵심 부품 중 하나인 배터리에 대한 이해가 더욱 필요해지고 있다. 많은 이들이 배터리를 단순히 시동을 걸 때 필요한 부품으로만 생각하지만, 그 역할은 훨씬 더 크고 중요하다. 최근 전기자동차와 드론 등 다양한 전자기기의 확산으로 배터리 산업은 폭발적으로 성장하고 있으며, 이로 인해 사물인터넷(IoT)에 빗대어 사물배터리(BoT)라는 용어까지 등장하고 있다. 이에 아주경제는 배터리의 역사부터 종류까지 자세히 살펴봤다.

현재 배터리 제조 시장은 한국, 중국, 일본 세 나라가 장악하고 있다. 2020년 기준 이들 국가의 시장 점유율은 93.8%에 달하며, 한국이 34.5%로 1위를 차지하고, 중국이 32.9%로 뒤를 이었고, 일본은 26.4%로 3위에 올랐다. 특히, 2020년에는 한국의 LG화학이 세계 1위 전기자동차용 배터리 생산업체로 등극하기도 했다.

배터리는 전기를 저장하고 스마트폰이나 자동차 등 다양한 전기 시스템에 전력을 공급하는 장치로, 일반적으로 화학전지는 두 금속의 이온화도 차이에서 발생하는 전위차를 이용한다. 배터리는 충전 가능 여부에 따라 1차 전지와 2차 전지로 구분된다. 1차 전지는 화학 반응이 일어난 후 원래 상태로 되돌릴 수 없는 전지로, 사용 후 재사용이 불가능하다. 반면, 2차 전지(축전지)는 외부 전기를 화학 에너지로 저장하고 필요할 때 다시 전기로 변환할 수 있어 경제적이고 친환경적이다.

배터리가 어떻게 등장하게 되었는지 그 배경도 주목할 만하다. 최초의 전기 저장 장치인 볼타 전지는 1800년 이탈리아의 알레산드로 볼타에 의해 발명됐으며, 그는 루이지 갈바니의 동물전기 이론을 검증하는 과정에서 전기 발생 원리를 발견했다. 또한 1932년 이라크 바그다드에서 기원전 3세기부터 사용된 것으로 보이는 바그다드 전지가 발굴되어 전기의 흐름 원리를 이해하는 데 중요한 역할을 했다.

배터리는 단순한 부품을 넘어 현대 기술의 발전과 밀접한 연관을 맺고 있으며, 앞으로 그 중요성은 더욱 커질 것으로 예상된다. 배터리의 진화가 우리 생활에 미치는 영향을 깊이 이해하는 것이 필요하다.

배터리의 구체적인 정의와 등장 배경을 알아봤다면, 이제는 배터리의 종류에 대해 살펴봐야 한다. 먼저 일반적으로 사용하는 축전지인 납 축전지는 전기화학 반응을 이용하는 2차 전지로, 납과 황산을 사용한다. 이 축전지는 1859년 프랑스의 물리학자 가스통 플랑에 의해 발명됐다.

니켈 수소 배터리는 니켈 카드뮴 배터리를 개선한 배터리로, 음극에는 니켈, 양극에는 수소 흡장 합금을 사용한다. 이 배터리는 지나치게 방전되거나 충전돼도 성능이 크게 떨어지지 않으며, 휴대전화나 노트북 등에서 널리 사용되고 있다. 또한 단위 부피당 에너지 밀도가 높아 고용량으로 제작할 수 있어 전기자동차와 하이브리드 자동차에서도 사용된다.

리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때 자가 방전이 적은 특성을 가지고 있다. 이로 인해 스마트폰 등 다양한 휴대용 전자기기에 많이 사용된다. 그러나 잘못된 사용법으로 인해 화재 발생 위험이 있으므로 주의가 필요하다.

현재 배터리의 트렌드인 사물배터리(BoT)도 주목할 만하다. 사물배터리는 사물인터넷(IoT)처럼 배터리가 에너지원이 돼 사물들이 연결되는 것을 의미한다. 정보화 사회에서 배터리의 성능, 효율성, 휴대성, 안전성이 점점 중요해짐에 따라 사물인터넷 시대를 넘어 사물배터리 시대가 열리고 있다.