[배터리 4차혁명 ③] 4차산업의 심장, 에너지 사용의 제약을 풀다

기사입력 : 2018년01월01일 10:55

최종수정 : 2018년01월01일 10:55

차세대 세계 10대 유망기술 배터리
사물인터넷 시대 배터리 수요 무궁무진

[뉴스핌=김겨레 기자] # 5년 차 직장인 이상철(34) 씨는 스마트폰 알람소리에 일어나 세수와 면도를 하고 집을 나섰다. 자전거를 타고 직장에 도착하니 지난주 온라인 쇼핑으로 주문한 드론이 배송돼 있다. 이씨는 최신 정보기술(IT)기기 사용을 즐기는 '얼리 어댑터'다. 최근에는 담배도 '아이코스'(궐련형 전자담배)로 바꿨다. 퇴근 후 이씨는 스마트밴드를 착용한 채 운동을 하고 집에 들어왔다. 이씨는 간단한 집안 청소를 한 뒤 잠자리에 들었다.

<사진=삼성SDI>

평범한 직장인 이상철 씨의 일과다. 이씨가 아침에 눈을 뜰 때부터 하루를 마무리할 때까지 사용하는 것은? 배터리다. 스마트폰과 PC뿐만 아니라 도어록과 자전거, 청소기에도 배터리가 쓰인다.

배터리는 4차 산업혁명의 심장에 비유된다. 4차 산업혁명 시대에 반도체가 두뇌, 디스플레이가 눈이라면 배터리는 심장 역할을 하는 핵심 부품이다. 자율주행차나 드론, 첨단 로봇, 사물인터넷(IoT) 같은 4차 산업혁명 핵심 기술도 배터리가 있어야 가능하다.

‘에너지 혁명 2030’의 저자인 미국 스탠퍼드대 토니 세바 교수는 이를 두고 '모든 사물이 배터리로 구동되는 BoT(Battery of Things) 시대'라고 칭했다. 그는 "배터리를 활용해 시공간에 구속되지 않고 언제 어디서든지 에너지를 쓸 수 있다"고 말했다.

시장조사기관 SNE리서치에 따르면 리튬이온배터리 시장은 2016년 159억달러(약18조7600억원)에서 오는 2020년에는 543억달러(약 60조5700억원)로 성장할 것으로 예상된다.

◆ 전선에서 해방...무선청소기, 새로운 가치 창출

집에서 청소기를 돌려본 사람이라면 전선이 방까지 닿지 않아 콘센트를 옮겨 꽂아가며 청소한 경험이 있을 것이다. 그동안 유선청소기의 불편함을 호소하는 소비자들이 많았지만 무선청소기는 쉽게 주류로 자리 잡지 못했다. 전선을 연결하지 않고 배터리 동력만으로 모터를 구동하자 흡입력이 약했기 때문이다.

하지만 삼성전자와 LG전자가 배터리 출력을 개선한 무선청소기를 내놓으면서 분위기가 달라졌다. 소비자들은 기존 청소기가 닿지 않았던 가구 위나 차량, 침구 청소용으로도 사용할 수 있어 무선 제품을 선호하고 있다. 무선키보드와 무선충전기, 무선이어폰도 마찬가지다. 선에서 해방되고 이동이 자유로워지자 여러 제품에 적용할 수 있게 됐다.

제조사 입장에선 새로운 마케팅 포인트가 생겼다. 삼성과 LG는 그동안 청소기 시장에서 '세계 최고 흡입력'을 두고 경쟁해왔다. 하지만 이제 무선청소기의 경쟁구도는 사용 편의성으로 옮겨갔다. 청소기의 무게와 배터리 지속시간이 무선청소기의 성능을 강조하는 포인트가 됐다.

◆배터리 기술 발전으로 세상에 태어난 물건들

이상철 씨가 구입한 드론과 전자담배 등은 배터리 기술 발전 덕에 상용화된 제품이다. 드론은 프로펠러를 빠른 속도로 돌려야 하는 만큼 고출력 배터리가 필수적이다. 무거울수록 드론이 이륙하기 힘들어 배터리 무게도 최대한 줄여야 한다. 드론이 추락하더라도 폭발하는 사고를 막아야 하기 때문에 안전성도 중요하다. 휘발유를 쓰는 무인기는 1900년대에 이미 발명됐지만 무게·출력·안전 3박자를 갖춘 배터리가 장착되고 나서야 취미용 드론이 확산됐다.

필립모리스의 가열식 전자담배 '아이코스'의 경우 담배를 넣어 피우는 본체와 본체를 넣어두는 홀더에 각각 다른 배터리가 사용된다. 홀더는 본체를 보관하는 용도 외에 충전기 역할도 한다. 본체는 사람이 손에 쥐거나 입에 물고 사용하기 때문에 높은 안전성이 요구된다. 따라서 리튬이온 배터리에 비해 출력은 낮지만 안전한 리튬인산철 배터리를 쓴다.

이처럼 새로 배터리가 채용되고 있는 제품 시장을 업계에서는 '뉴 애플리케이션' 시장이라고 부른다. 규모가 아직 크지 않지만 향후 확대될 여지가 있어 배터리 업계가 주목하는 시장이다. 최근에는 골프장 이동용 카트, 전기자전거, 스마트밴드 등 웨어러블 기기용 배터리 시장이 커지는 추세다.

◆사물인터넷 시대 가능케 한 초소형 배터리

모든 것이 인터넷에 연결되는 사물인터넷(IoT) 시대가 도래하면서 초소형 배터리 또한 폭발적으로 늘어나고 있다. 일상에서 사용하는 물건에 데이터 수집을 위한 센서와 통신 기능을 적용하려면 배터리가 필요하기 때문이다.

예를 들어 세탁기에 IoT센서를 부착하면 스마트폰으로 세탁기의 작동 여부와 세탁 유형 등을 알 수 있다. 센서를 달아 식습관 데이터를 쌓는 수저와 벨트도 출시됐다. 체내에 삽입하는 생리컵에까지 IoT센서와 배터리가 적용됐다.

전자가격표시기 <사진=LG이노텍>

초소형 배터리는 산업 현장에서도 쓰인다. GS슈퍼마켓과 올리브영은 최근 매장 진열대의 가격표시종이를 전자가격표시기(ESL)로 바꿨다. 전자가격표시기는 실시간으로 가격을 변경할 수 있고 사람이 손으로 일일이 교체하지 않아도 되는 장점이 있다. 이 같은 초소형 IoT 제품은 저전력 설계와 고밀도 배터리로 1년 이상 충전하거나 교체하지 않고 사용할 수 있다.

사물인터넷 시대에는 초소형 배터리 외에도 다양한 형태의 배터리가 늘어날 전망이다. 삼성SDI와 LG화학은 곡선 형태의 커브드 배터리, 전선처럼 얇고 자유자재로 휘어지는 띠 형태의 배터리 등을 개발했다.

[뉴스핌 Newspim] 김겨레 기자 (re9709@newspim.com)

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35