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리튬이온배터리 개발의 진화: 리튬이온배터리에서의 100만마일 배터리까지의 도전

1972년, 미국의 석유기업 엑손(현 엑손모빌)의 연구실. 영국의 화학자 스탠리 휘팅엄 박사는 화석연료를 대체할 수 있는 초전도체를 연구하는 과정에서 이황화 티타늄으로 최초의 리튬이온배터리를 만드는 데 성공했다. 당시 그가 만들었던 배터리로 할 수 있었던 일은 전구 하나를 겨우 켤 수 있는 수준이었다. 이후 미국의 존 구디너프 박사가 양극물질을 바꿔 전압을 높이는 데 성공했으며, 일본의 요시노 아키라 박사는 리튬이차전지의 내구성과 안전성을 높여 1992년 소니에서 세계 최초로 상용화에 성공했다. 이들 세 사람은 지난해 리튬이온배터리를 개발한 공로를 인정받아 노벨 화학상을 수상했다.

개발 초기에는 전구 하나를 켤 수 있는 수준에 불과했던 리튬이온배터리가, 불과 40년이 채 지나지 않은 현재에는 전기차 주행거리 100만마일(약 160만㎞)을 바라보고 있다. 전기차에 탑재되는 리튬이온배터리는 현재 20만~30만㎞를 주행하고 나면 배터리를 교체해야 하는데, 스마트폰을 오래 사용할수록 방전 시간이 빨라지는 것과 같은 이유다. 아무리 그래도 100만마일은 조금 과장된 수치로 보인다. 그렇다면 왜 기업들은 100만마일 배터리 개발에 사활을 걸고 있는 걸까?

업계에서는 100만마일 배터리가 갖는 상징성이 상당히 크다고 이야기한다. 무엇보다도, 전기차에 대한 인식 전환을 유도할 수 있는 점을 꼽는다. 지금까지 전기차 배터리는 소모품이라는 인식이 컸다. 내연기관의 엔진처럼 차량이 폐차될 때까지 사용하는 것이 아니라, 충전용량이 떨어지면 바꿔주어야 하는 부품이라는 인식이 강했다. 엔진은 자동차와 한 몸이었지만, 배터리는 다른 것처럼 다뤄졌다. 그러나 100만마일 배터리가 출시되면 이 같은 생각이 단번에 변할 수 있다고 보인다. 또한 배터리 가격도 큰 관심사 중 하나이다.

거의 50년간 이루어진 리튬이온배터리의 발전은 현재의 전기차 산업을 가능하게 한 주요한 요소 중 하나이다. 하지만 아직까지도 개선이 이뤄져야 할 많은 부분이 있다. 100만마일 배터리의 상용화는 전기차 산업의 확장과 함께 그 발전 가능성을 보여줄 것이다. 이는 우리의 환경과 에너지 사용에 긍정적인 영향을 미치게 될 것으로 기대된다.

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