리튬 이온 배터리, 고체 전해질로 안전과 효율성 높일까?

화재 위험이 있는 리튬 이온 배터리에 대한 새로운 연구가 진행되고 있다.

전기자동차를 비롯해 전기 모터사이클 등과 같은 전기의 힘을 활용한 이동 수단이 빠르게 발전하고 다양한 가능성 등을 제시하고 있다.

모두가 청사진을 바라보고 있는 상황에서도 '고민'과 우려는 계속 이어지고 있다. 특히 최근에는 가연성 액체를 품고 제작되는 '리튬 이온 배터리'에 대한 고민이 지속적으로 이어지고 있다.

최근 전기자동차를 비롯해 전기 모터사이클 등에 가장 많이 사용되고 있는 배터리는 바로 리튬 이온 배터리인데, 리튬 이온 배터리가 '안전'에 대한 여러 논란과 고민을 갖고 있는 게 사실이다.

실제 전기 모터사이클 대회로 출범한 '모토E(MotoE)'에서도 충돌 이후 배터리 문제로 인한 화재가 발생하며 현장의 선수와 팀, 관계자들의 우려와 관심을 끌기도 했다.

레이스라는 '혹독한 환경'에 발생한 사고라고는 하지만 대회 측에서는 화재에 대한 원인 파악에 노력을 가했고 결과적으로 리튬 이온 배터리가 갖고 있는 화재 위험이 실제 사고로 이어진 것으로 분석하고 있다.

비단 이러한 모토E 레이스가 아닌 다른 장소에서도 리튬 이온 배터리의 화재가 발생했다.

전기차로 많은 인기를 얻고 있는 테슬라의 경우에도 충돌 사고 이후 차량이 완전히 불타는 사고가 발생했었고, 애플의 맥북들이나 삼성전자의 갤럭시 등도 배터리 화재 등의 사고가 연이어 발생해 '리튬 이온 배터리'에 대한 불안감이 연이어 이어지고 있다.

물론 '리튬 이온 배터리 = 화재 발생'이라는 절대적 낙인을 찍을 수 없으나 가연성 액체를 보유하고 있는 구조적인 특성이 관련 화재의 '잠재적인 원인'으로 인식될 수 밖에 없다.

이런 상황에서 세계의 여러 기업 및 대학들이 새로운 배터리 구조에 대한 고민을 이어가고 있다. 호주의 한 연구팀은 리튬 이온 배터리의 '가연성 액체'가 아닌 고체형 고분자 전해질을 적용하는 것으로 리튬 이온 배터리의 새로운 패러다임을 가져올 것으로 예상하고 이에 대한 연구를 진행 중에 있다고 밝혔다.

이에 따라 리튬 이온 배터리의 기본적인 구조와 원리는 그대로 유지하되 전해질이 '충돌 및 충격'으로 인해 배터리 케이스가 손상되었을 때 흘러내릴 수 있는 액체가 아닌 고체 형태로 제작되어 케이스 밖으로 쉽게 유출되지 않도록 하는 것이 연구의 골자다.

게다가 전해질을 고체로 바꿀 경우 기존의 액체 구조에 비해 배터리의 밀도를 대폭 끌어 올릴 수 있을 것으로 예상된다. 실제 연구진에서는 전해질을 고체로 바꾸는 것만으로도 기존의 약 두배에 이른 축전 능력을 갖출 것으로 예상된다.

새로운 배터리 구조에 대한 고민이 과연 어떤 결과로 이어질지 앞으로의 행보에 귀추가 주목된다.

한국일보 모클팀 - 김학수 기자