[지식발전소]전기차 시동, [심장] 뭐로 만드나?

글로벌 자동차 시장이 [전기차]에 주목하고 있다.

4일 미국 시장조사기관 <IHS>에 따르면
올 상반기 글로벌 전기차 판매량은 3만7,000대를 기록,
전년동기 대비 103.5% 증가했다.

주로 미국, 유럽 등에서 판매가 늘고 있으며
<BMW>, <메르세데스-벤츠>, <폭스바겐> 등
세계적 명차 역시 잇달아 전기차를 출시하고 있다.

업계 전문가들도 내년 글로벌 전기차 시장은
최소 20만대 이상 규모로 성장할 것으로
전망하고 있다.

이 같은 추세에 맞춰 국내에서도 전기차 시판이 시작됐다.

<한국지엠>은 스파크EV를,
<르노삼성>은 SM3 Z.E를 시판했다.

<기아차>는
레이 EV를 관공서와
카쉐어링 시장에 선보이고 있다.

이처럼 전기차 시장이 활기를 띄면서
자동차의 심장인 [배터리]에 대한 관심도 커지고 있다.

전기차는 간단히 보면
배터리로 구동하는
장난감 차와 비슷하다.

배터리에서 나온 전기 에너지로
모터를 돌려 차를 움직이게 하는 구조다.

따라서 일반 내연기관 차량보다
부품 수는 물론 구조도 간단하다.

하지만 배터리 자체의 값이 비싸
차량 생산 원가는 높다.

전기차용 배터리는
전기차 원가의 25~30%를 차지한다.

전기차용 배터리는
2차전지인 [리튬이온 전지]가 주로 사용된다.

[2차전지]는 한 번 사용하고 버리는
일반 전지와 달리
충전해서 재사용이 가능한 제품이다.

따라서 전기차는 가정이나 충전소에서
기름을 넣듯 배터리를 충전해 구동할 수 있다.

특히 리튬이온 전지는
작은 크기로 높은 출력과 에너지를 제공하는
강점이 있어서
전기차용 배터리로 제격이다.

구조로 보면
[양극활 물질],
[음극활 물질],
[분리막],
[전해액] 등
크게 4가지 핵심소재로 구성된다.

양극활 물질과 음극활 물질은
리튬 이온을 쉽게 흡수·방출하면서 산화·환원되는 물질이다.

리튬이온을 잘 방출하면서
잘 산화되는 물질이 음극,
반대가 양극이다.

전해질은
음으로 대전된 양극과
양으로 대전된 음극 간에
이온을 전도한다.

분리막은 음극과 양극의 직접 접촉을 막는 역할을 한다.

음극과 양극이 직접 닿을 경우
전자가 흐르면서 단락이 될 수 있기 때문이다.

따라서 분리막은 전기가 흐르지 못하는 절연체이면서
이온은 통과시킬 수 있는 물질이어야 한다.

이에 전해질과 분리막을 어떤 물질로 하느냐에 따라
전지의 전압, 수명, 용량, 안정성 등이 바뀔 수 있다.

이 리튬이온 전지는
스마트폰이나 노트북 등에 들어가는
배터리를 대형화한 것이라고 보면 된다.

단 자동차용으로 사용되는 만큼
노트북용 전지보다 50배 이상의 고출력이 필요하며
자동차의 사용 기간 동안
교체 없이 전지를 사용할 수 있을 정도의
긴 수명을 가져야 한다.

또 자동차 충돌시 충격에 의해 발화되지 않아야한다.

국내 양극활 물질 관련 업체로는
<LG화학>,
<한화케미칼>,
<SK종합화학>,
<삼성정밀화학>,
<ENF>,
<에코프로> 등이 있다.

음극활 물질은
<GS칼텍스>,
<애경유화>,
<포스코켐텍>,
<일진머티리얼즈> 등에서
생산된다.

분리막은
<LG화학>,
<SK종합화학>,
<제일모직>,
전해액은
<LG화학>,
<OCI머티리얼즈>,
<SK종합화학>,
<후성>,
<파낙스이텍>,
<솔브레인> 등이 있다.

완제품은
<LG화학>,
<삼성SDI>,
<SK이노베이션> 등이
3파전을 벌이고 있다.

LG화학은
<제너럴모터스(GM)>의 전기차 [볼트]에
배터리를 독점 납품하며 전기차용 배터리 시장에서
입지를 다지고 있다.

또 <포드>,
<르노>,
<볼보>,
<현대·기아차> 등에도
제품을 공급 중이다.

삼성SDI도
<크라이슬러>,
<BMW> 등에 공급하고 있다. 

특히 BMW에서 선보인 
전기차 [i3]에 배터리 공급을 맡아
최근 주목받은 바 있다. 

또 미국에서 판매 중인
[피아트 500E]에도 배터리를 공급 중이다. 

SK이노베이션은 독일 <콘티넨탈사>와 손잡고
<SK-콘티넨탈 이모션>을 설립
배터리 제조에 나섰다.

지난해 9월 충남 서산에 전기차 1만대에 공급할 수 있는
전극 800MWh, 조립 200MWh 규모의 공장을 가동했다.

현재 이들 3사는
전기차 시장 확대에 맞춰
전기차용 배터리 생산설비를 확충하는 등
적극적인 시장 공략에 나서고 있다.