▲ 김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사)     ©FPN

전기차와 관련된 최근 이슈는 화재다. 내연기관차보다 화재 발생률이 더 높다는 통계가 없는데도 이슈 거리가 되는 건 리튬이온배터리의 불안전성 때문이다.

1859년 프랑스의 가스통 플랑테가 최초의 이차전지인 납축전지를 개발한 이후 150년이 훨씬 지난 지금까지도 광범위하게 사용되고 있다.

하지만 인류는 에너지 밀도가 높은 배터리 개발을 위해 끊임없이 연구를 진행했다. 현재 개발된 리튬이온배터리는 납축전지보다 에너지 밀도가 3배 이상 높다.

리튬이온배터리 개발은 50년 전으로 거슬러 올라간다.

2019년 노벨화학상은 미국 뉴욕주립대 빙햄턴 캠퍼스 리차드 휘팅엄 교수와 미국 텍사스대 오스틴 캠퍼스 존 구디너프 교수, 일본 화학 기업 아사히카세이 사 요시노 아키라 박사가 공동 수상했다. 리튬이온배터리 개발에 대한 공로였다.

이 세 사람의 노력이 있었기에 휴대전화를 비롯해 노트북, 전기차에 이르기까지 작고 재충전이 가능한 리튬이온배터리가 두루 쓰이고 있는 거다.

휘팅엄 교수는 1973년에 음극재로 금속 리튬을 양극재로 이황화몰리브덴을 사용하는 리튬이온배터리를 처음으로 개발한 사람이다.

구디너프 교수는 1980년에 양극재를 리튬코발트산화물로 개량해 성능을 향상했다. 요시노 박사는 1981년에 구디너프가 개발한 양극재인 리튬코발트산화물을 그대로 쓰면서 폴리아세틸렌을 음극재로 사용하는 새로운 개념을 생각해냈다.

이후 요시노 박사는 에너지 밀도를 높이기 위해 폴리아세틸렌을 탄소 재질로 바꾸면서 현재 인류가 사용하는 리튬이온배터리의 전신을 만들어냈다. 하지만 이들의 노력에도 불구하고 상업화를 이루진 못했다.

리튬이온배터리를 최초로 상용화한 기업은 캐나다의 몰리에너지(Moli Energy) 사다. 몰리에너지 사는 음극재로 리튬금속을 양극재로 이황화물리브덴을 사용했다. 상용화한 제품을 가장 먼저 공급한 곳은 일본의 대형 통신사 NTT였다. 하지만 결과가 좋지 않았다.

1989년 몰리에너지 사의 리튬이온배터리를 탑재한 휴대폰에서 화재가 발생해 사용자가 화상을 입는 사고가 발생했기 때문이다. 이 사건을 계기로 1만여 개의 이차전지가 리콜됐고 몰리에너지 사는 결국 파산하게 된다.

아사히카세이 사와 공동으로 이차전지를 개발하던 소니(Sony) 사는 1991년에 전격적으로 리튬이온배터리 상용화를 발표했다. 노벨상 공동 수상자였던 요시노 박사도 승복할 정도로 소니 사 제품의 품질은 우수했다.

하지만 소니 사 역시 리튬이온배터리 화재 문제로 큰 손해를 입게 된다. 2006년 소니 사에서 공급한 노트북에서 리튬이온배터리 화재가 발생한 거다.

조사결과 전극 제조공정에서 유입된 이물질 때문이라는 게 밝혀졌다. 이로 인해 소니 사는 800만 개가 넘는 리튬이온배터리를 리콜했고 400억엔이 넘는 손실을 보게 된다. 결국 배터리 사업부를 무라타제작소에 매각하면서 배터리 사업에서 손을 떼게 된다.

김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사)

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