배터리 발화를 잠재울 대안은?

징크 매트릭스 파워 CEO 로스 두에버가 답한다: 징크가 있다.캘리포니아에 위치한 카마릴로(Camarillo)는 리튬 이온 배터리가 실온에서 폭발할 수 있다는 사실 때문에 고민해 왔던 기업들 중 하나이다. 이제 델의 엄청난 랩톱 배터리 리콜 사태로 인해 그 우려는 현실이 되었다. 두에버는 "리튬 이온 배터리에는 발화성이 강한 액체가 압축되어 들어있다. 이 배터리들은 아주 강력한 산화제를 가지고 있는 것이다. 제조과정에서 엄격한 질량 조절을 하지 않으면 안된다.” 라고 지적했다. 하지만 그에 따르면 리튬 이온 배터리 제작은 여러 충전용 배터리 제작 기술 중 하나에 불과하며, 인화성 액체를 사용하고 있는 유일한 기술이다. 이와 대조적으로 징크 매트릭스는 폭발성 없는 은-아연 배터리를 선보였다. 이 은-아연 배터리에 들어있는 물질들 – 주로 아연, 산화아연 및 물 – 은 비인화성 물질들이다. 2007년 초부터 소량 생산에 들어갈 이 은-아연 배터리를 사용하는 노트북은 배터리 사용 시간이 리튬이본 보다 긴 최고 10 시간에 달한다고 두에버는 밝혔다.1990년에 등장한 리튬 이온 배터리는 휴대 전자기기의 명실상부한 총아로 자리잡아 왔다. 기존의 다른 충전용 배터리들보다 사용 시간은 월등히 긴 반면, 무게는 훨씬 가볍다. 노트북 및 휴대폰 제조업체들은 이러한 장점을 활용하여 단 한 번 충전으로도 여러 시간 사용 가능한 가벼운 기기들을 제작해 왔다. 그러나 불행히도, 리튬 이온 배터리 안의 짧은 회로는 업계에서 ‘Runaway Thermal Reaction’ 이라고 불리는 현상을 초래하기도 한다. 이 현상으로 인해 배터리 케이스가 녹고 뜨거운 액체가 흘러나오거나, 열과 압력으로 인해 폭발하기도 한다. 전세계적으로 이로 인한 부상이 보고되어 왔다. 설상가상으로, 제조업체들은 전극을 분리하는 장치를 가늘게 하고 다른 성분들을 교체함으로써 리튬 이온 배터리의 에너지 용량을 계속 증가시켜 왔다. 이렇게 함으로써 소비자들이 원하는 대로 배터리 사용 시간은 늘어났지만, 부작용의 가능성도 함께 높아진 것이다. 직접 메탄올 건전지(DMFC) 제작을 위한 박막을 생산하는 폴리퓨엘의 사업개발담당 부사장 릭 쿠퍼는 “근본적인 원인은 제한된 부피 안에 점점 더 많은 에너지가 요구된다는 사실이다. 소비자들이 이 안전문제를 더 심화시키고 있는 것이다.” 라고 지적했다. 지난 수 년간, 많은 벤처 회사들은 리튬 이온 배터리를 대체하거나 이를 보충하는 기술 개발에 돈을 투자해왔다. 하지만 지금까지 그 같은 벤처 회사들의 관심은 대부분 전자기기 사용을 위한 배터리 수명 연장에 머물러 왔었다. 그러나, 쿠퍼를 비롯한 다른 사람들은, 요즘은 하드웨어 제작자들 사이에 안전이 새로운 화두로 떠오르고 있다 말하고 있다. 이들 대체 기술들 중 상당수는 채택되지 않거나 채택이 지연되어 왔는데 이는 대부분 이들 대체 기술의 초기 버전이 리튬 이온 건전지만큼 제대로 작동하지 않았기 때문이었다. 한 예로, 아연 배터리도 과거에는 충전이 잘 되지 않았었다. 그럼에도 불구하고, 이들 회사들은 모멘텀이 증가하고 있다고 말하고 있다. MTI 마이크로 퓨엘 셀은 건전지 원형을 삼성에 납품하고 있으며, 한편 징크 매트릭스는 1999년부터 3200만 달러 벤처 자금 투자를 받아왔다. 징크 매트릭스는 최근 시험 제조 설비를 짓는 중에 있으며, 타이코 일렉트로닉스와 손잡고 대량 생산을 모색 중이다. 상황은 이들 비 리튬 기술들에 대한 시장 잠재력이 호의적으로 될 정도로 바뀌고 있다. 예를 들면, 작년 말 미국은 메탄올의 기내 반입을 허용하는 결의안을 통과시킨 바 있으며, 다른 각 나라의 규제 기관들도 2007년부터 기내 수하물에 메탄올 반입을 허용하는 규정을 통과시킬 것으로 전망된다. 쿠퍼는 메탄올이 가연성 물질이라는 사실은 인정했으나, 메탄올 전지는 그러한 폭발성을 가지고 있지 않다고 말했다. 메탄올은 비압축 용기에 담겨 컴퓨터 안의 뜨거운 부속물들로부터 떨어진 위치에 탑재되게 된다. 쿠퍼는 또, 이 메탄올 배터리가 리튬 이온 배터리를 대체하기 보다는 이를 보완할 것이라고 말하고 있다. 노트북의 경우 이 두 배터리 모두를 장착하게 될 것이라고 한다. 즉, 3D 게임 등 많은 에너지의 소모를 요하는 작업을 할 때에는 리튬 이온 배터리를 사용하고 워드 프로세서 등 비교적 에너지 소모가 적은 작업을 할 때에는 연료 전지를 사용한다는 것이다. 연료 전지를 탑재하는 노트북들은 아주 작은 크기의 리튬 이온 배터리 역시 장착할 것이라는 뜻이다. 리튬 이온 배터리 제조업체들 역시 리튬 이온 배터리의 성능 개선에는 한계가 있다는 사실을 인정하고 있다. 소니의 에너지 부속 제품 생산 담당자인 하메드 카드버리는 2004년에 있었던 인터뷰에서 “리튬의 화학 작용을 이용한 이론적으로 가능한 최대치는 이미 2006년에 달성되었다.”고 지적한 바 있다. 리튬의 제어폭발 가능성에도 불구하고 리튬 배터리들은 여러 전자 제품들과 하이브리드 자동차에 즐겨 사용되고 있다. CEO 마틴 에버하드에 따르면, 전기 스포츠 카인 테슬라 로드스터는 6.831 개의 리튬 이온 셀이 들어있는 배터리로 작동한다고 한다. 이 스포츠카는 안전에 대한 대비책도 최대한 고려하고 있다. 리튬 이온 셀들은 서로 분리되어, 만일 셀 하나가 발화한다 하더라도 다른 셀들에게로 불이 붙는 일은 없다. 이 경우, 센서가 발화를 감지하여 배터리를 차단하고 운전자가 차를 정지시키도록 유도하게 된다. 배터리 또한 섭씨 25도 정도의 낮은 온도를 유지하도록 설계되어, 반복적인 충전에 대한 리튬 이온 셀의 내구성을 증대시킨다. 에버하드는 리튬 이온 셀 납품업자들에 대한 엄격한 품질 기준을 적용하고 있다고 덧붙이며, “우리는 싸구려는 사지 않는다.”라고 말하고 있다. 한편, 발렌스 테크놀로지는 하이브리드 자동차의 오류를 개선하기 위한 리튬 이온 배터리를 선보였다. 발렌스의 U-Charge Power System은 배터리 내부에 음극과 금속봉이 들어 있어 금속 인산염으로 만들어진 전자들을 끌어들인다. 대부분의 리튬 이온 배터리들은 코발트 주변에 음극이 위치한다. 금속 인산염이 들어있는 배터리들은 기존에 리튬 이온 배터리 용량의 75% 정도의 에너지만을 저장할 수 있다. 그러나, 인산염은 인화성이 없다. 기존의 리튬 이온 배터리의 경우, 배터리 내부의 열이 산화 코발트 음극의 분해를 유발한다.발렌스가 주로 자동차 제조업체에 납품된 반면, 보그스는 올해 초 노트북 제조업체들이 안전 문제를 이유로 자사를 찾게 될 것이라고 예견한 바 있다. 그는 지난 6월 있었던 인터뷰에서 “조만간, 몇몇 회사들은 안전한 배터리 개발에 박차를 가하게 될 때가 올 것이다.”라고 내다 보았다. @