'작지만 강한' 리튬이온배터리 전동공구, 노트북, 휴대폰에도 쓰여
원통형, 각형, 파우치형 모양도 다양…'항공모드'로 더 빠르게 충전

"리튬이온배터리가 세상을 바꾸고 있다."

월스트리트저널(WSJ)은 최근 리튬이온배터리가 가전제품에서 출발해 지금은 전 세계의 동력 사용 패러다임을 바꾸고 있다고 전했다. 수요가 급증하는 전기차가 뒷받침하면서 다양한 동력 수요에서 리튬이온배터리가 대세가 되고 있다.   

한국의 LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI는 이런 변화를 선두하고 있다. SNE리서치에 따르면 이들 3사의 전기차용 배터리 점유율은 지난해 34.7%나 됐다.

1991년 핸드헬드 카메라에 들어가면서 널리 쓰이게 된 리튬이온 배터리는 아이폰, 애플워치를 거쳐 미래의 '애플카'까지 탄생시킬 전망이다. 세계적인 수준에 오른 'K배터리'는 전기차만 움직이는 게 아니라 다양한 제품에 활용되고 있다.

무선으로 사용하는 대부분의 휴대용 기기 내에는 리튬이온 배터리가 존재한다고 보면 된다. 무선 이어폰, 노트북, 전동공구, 전기자전거, 전기자동차, 전동킥보드 등 다양한 애플리케이션에 리튬이온배터리가 사용되고 있다. LG에너지솔루션과 삼성SDI가 생산하는 리튬이온배터리는 범용으로 쓰이고 있지만, 후발주자인 SK이노베이션은 전기차용 배터리만 생산하고 있다.

리튬이온이 전해질로 채워진 배터리 내부에서 양극을 거쳐 음극으로 이동하고, 이 흐름이 반복되면서 전기가 발생한다. 이렇게 발생한 전력이 각종 기기에 동력원이 되는 것이다.

배터리의 종류는 크게 원통형, 파우치형, 각형으로 분류할 수 있다.

전기차와 전기자전거에 쓰이는 원통형 배터리는 고용량, 고에너지를 가져 배터리의 출력을 크게 높인다. 순간적으로 큰 힘을 내야 하는 전동공구 외에도 청소기, 정원공구, 보조배터리 등에 이용된다.

2008년 테슬라가 2인승 전기차 로드스터를 개발하면서 이러한 원통형 배터리가 자동차에는 처음으로 투입됐다. 테슬라는 노트북용 배터리 약 7000개를 활용해 로드스터용 배터리팩을 만들었다.

얇고 납작한 알루미늄 박스 모양의 각형 배터리는 과거 착탈식 휴대폰 배터리에 주로 사용이 됐다. 각형 배터리는 원통형 배터리에 비해 슬림하고 파우치형에 비해 외부 충격에 강하다는 장점이 있다.

각형 배터리 역시 전기차에 쓰이지만 카메라, 노트북 등에 흔히 볼 수 있다.

파우치형 배터리는 배터리를 둘러싼 외관이 비교적 얇다. 연성이 있는 파우치로 만들어져 얇고 넓은 배터리를 만들 수있어 점점 더 얇고 가벼워지는 IT기기에 적합하다. 휴대폰, 태블릿PC, 웨어러블 기기 등 다양한 제품에 광범위하게 사용된다.

하루의 시작과 끝은 이러한 IT기기를 충전하는 일로 채워진다고 해도 과언이 아니다. 삼성SDI는 올바른 충전을 위해 '배터리의 오해와 진실'이란 보고서를 내기도 했다.

우선 충전을 자주해도 문제가 없다는 게 전문가들의 설명이다. 리튬이온배터리는 과거에 사용되던 전지처럼 완전히 방전되지 않은 채 충전을 하면 실제 용량이 줄어드는 '메모리 효과'가 없기 때문에 자주 충전을 해도 문제가 없다.

또 급속 충전을 한다고 해도 배터리 성능에 영향을 주지 않는다. 초기 리튬이온배터리에서 급속 충전을 하면 내부 소재들이 쉽게 열화 되어 배터리의 성능이 저하되는 문제가 발생하기도 했지만 최근에는 소재 기술이 향상되어 급속 충전이 기본이라 할 만큼 우수한 성능의 배터리들이 출시되고 있다.

배터리를 충전하는 데 '꿀팁'도 있다. 배터리를 충전할 때 게임이나 인터넷 등 다른 기능들을 사용하지 않고, 항공 모드로 충전하면 더 빠르게 충전된다.

아울러 충전기를 꽂은 상태에서 IT기기를 사용해도 배터리 수명이 줄어들지 않는다. 전원을 꽂는다는 것은 외부에서 전기를 받아들이는 과정으로, 이러한 전기의 일부는 기기를 사용하는 데 직접 쓰이고, 일부는 배터리 충전에 사용된다. 따라서 충전 속도가 느려질 뿐 배터리 자체에는 아무 문제가 없다.

리튬이온배터리로 동력을 전환하는 라이프 스타일이 확산되면서 전기차 충전 대란은 예고되는 바다. 전기차 판매대수는 2020년 약 30여 만대 규모로 아직 자동차시장의 3%정도에 불과하다. 하지만 올해는 폭증이 예상된다. SNE리서치에 의하면 올해 글로벌 전기차 판매량은 전년 대비 43% 성장할 것으로 예상됐다.

KPI뉴스 / 김혜란 기자 khr@kpinews.kr

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