처음 읽는 2차전지 이야기, 저자소개, 줄거리, 느낀 점

한 번쯤은 그 시대의 주류 혹은 트렌드를 따라가 보는 것도 좋을 것 같다. 요즘 가장 핫한 산업이 있다면 바로 전기차산업이 아닐까? 전지에 관한 아주 기초적인 이야기부터 다양한 2차 전지 이야기 그리고 차세대 2차 전지 이야기까지 책의 제목처럼 2차 전지를 처음 접하는 사람들에게 괜찮은 정보를 제공하는 책이다.  

 

저자소개

시라이시 다쿠

교토대학교 공학부를 졸업했으며 과학기고가로 활동하고 있다. 2009년 부터 2015년까지 히로사키대학교 랩 버스 사업에 '히토사키대학교 교육력 향상 프로젝트 강사'로 참여했다. 주요 저서로는 <노벨상 이론! 그림으로 보는 소립자 입문> <투명인간이 되는 방법 슈퍼 테크놀로지에 도전하기> <이상 기후의 의문을 풀다> <제대로 다르기! 단위의 구조와 기초지식> 등이 있다.

 

줄거리

이미 잘 알려 진 것처럼 전기자동차는 리튬전지 같은 2차 전지에서 나온 전기로 모터를 돌려 달린다. 따라서 전지의 전기를 다 쓰면 다시 전지를 충전해야 한다. 이산화탄소를 비롯한 여러 배기가스를 전혀 배출하지 않는 친환경 전기자동차는 앞으로 전 세계에 널리 보급될 전망이다. 2차 전지는 재생에너지를 보급하는 일에도 유용하다. 지금까지 풍력발전과 태양광발전 등의 재생에너지가 널리 쓰이지 못한 이유는 기상조건에 좌우되어 불안정한 데다, 기껏 생산한 전기를 대량으로 저장하는 기술이 아직 발달하지 않아, 사용하는 데 불편했기 때문이다. 하지만 대용량이면서도 고성능인 2차 전지가 등장하면서 재생에너지로 전기를 만드는 일도 경제성을 갖게 되었다.

세계 최초의 리튬 2차 전지는 1985년 캐나다 회사인 모리에너지에서 개발한 이황화몰리브덴-리튬전지로 자동차에서 사용하는 전화의 전원으로 쓰였다. 하지만 음극인 리튬금속에서 발생한 덴드라이트 (2차 전지를 충전할 때 음극의 금속이 양극을 향해 뻗어나가는 현상)때문에 발화사고가 일어나 전량 회수되었다. 이 사고 이후로 현재까지 덴드라이트 문제가 여전히 해결되지 않았기 때문에, 리튬금속 2차전지 중 양산된 제품은 없다. 하지만 리튬금속 1차 전지를 충전할 수 있게 만들면 리튬이온전지를 능가하는 고성능 2차 전지를 실현할 수 있으므로, 현재도 활발하게 연구되고 있다. 

차세대 2차전지의 연구개발은 춘추전국시대를 맞이했다. 현재 2차 전지의 왕이라고 할 수 있는 리튬이온전지 Lithium Ion Battery, LIB의 성능이 거의 이론적인 한계에 도달했기 때문이다. 이런 상황에서 산업계가 전지에 요구하는 성능은 더욱 높아지고 있다. 예를 들어 리튬이온전지를 사용하는 전기자동차가 한 번 충전해서 달릴 수 있는 거리는 350Km에 달한다. 하지만 한 번 주유해서 500Km를 달릴 수 있는 가솔린엔진 자동차를 넘어서지는 못한다. 전기자동차가 가솔린엔진 자동차의 주행거리를 추월하려면 리튬이온전지를 뛰어넘는 새로운 고성능 2차 전지가 필요하다. 현재 연구 중인 차세대 2차 전지 가운데 유망한 상위 5순위를 굳이 고른다면, 1. 전고체전지 2. 리튬-황전지 3. 금속-공기전지 4. 나트륨이온전지 5. 다가이온전지를 들 수 있다. 전고체전지란 전지를 구성하는 모든 재료가 고체인 전지를 말한다. 일반적으로 전지 재료 중에서 액체인 것은 전해액뿐이므로, '고체 전해질을 사용하는 2차 전지 = 전고체전지'라고 할 수 있다. 전고체전지는 전해질을 고체로 만든 것으로, 기본적인 전극 재료는 기존 전지와 같기 때문에 전지반응도 똑같다. 전해질이 고체면 이온의 이탈, 흡착으로 충, 방전이 이루어지는 이온전지의 일종이 된다. 전도 이온의 후보로 나트륨이온, 칼륨이온, 은이온 등 다양한 이온을 모색하고 있지만, 주류는 역시 리튬이온이다.

 

느낀 점

이 책은 전기화학반응의 기초를 잘 설명하고 있다.세계 최초의 전지인 볼타전지부터 현재 가장 널리 쓰이고 있는 리튬이온전지까지의 발전사를 기술적인 측면과 산업적인 측면을 고려해서 자세히 설명하고 있다. 전기화학적 지식이 필요한 사람 혹은 2차 전지에 관심이 있는 이들이 이해하기 쉽도록 쓰여 있다. 전기화학적 지식이 부족한 나로선 책의 내용이 조금 어렵게 느껴졌다.