Update2024.05.01 (수)
지난 3월2일부터 4일까지 일본 도쿄 빅사이트 국제전시장에서 ‘제2회 Battery Japan’이 열렸다. 일본에서 열리는 배터리 전시회로서는 유일한 것인데 이제 2회 밖에 진행되지 못했다. 마침 이 전시회 이후 주간에 일본 대지진이 발생하였고, 돌이켜 본다면 일주간의 시차로 아슬아슬하게 돌아볼 수 있었던 것이 다행이었다.
이번 전시회는 ‘제2회 Battery Japan’을 비롯해, ‘제2회 PV System Expo’, ‘제1회 Eco House & Eco Building Expo’, ‘제1회 Smart Grid Expo’, ‘제7회 Fuel Cell Expo’, ‘제2회 양산/시작 가공기술전’, ‘제4회 PV Expo’ 등이 동시에 개최됐다.
Battery Japan은 빅사이트의 서전시동에서 열렸는데 크게 2차전지, 부품재료, 캐패시터·콘덴서, 검사·시험·평가, 제조장치 존등 모두 5개의 존(zone)으로 성격에 따라 구분돼 있었다.
2차전지 존에서는 미쓰비시중공업, GS칼텍스, GS Yuasa 리튬에너지 재팬, IHI A123 System, 가와사키중공업, 히타치제작소, 신코베전기, 히타치비히클에너지, 히타치맥셀 등이 배터리 셀을 전시했다. 산요, 파나소닉, 소니 등 소형 리튬이온 2차전지 업체들은 찾아볼 수 없었다. 이미 배터리 산업의 이슈는 IT를 넘어서 차량 및 전력저장용 등 중대형으로 이동한 것이다.
■배터리, 열차·크레인을 움직이다
아래 그림(사진 1)은 가와사키 중공업이 개발 중에 있는 SWIMO(Smooth Win Mover)의 포스터이다. SWIMO는 3량으로 구성된 길이 15m의 전차(현재 5량, 20~30m 개발 중)로 기존의 전차선이 있는 구간에서는 일반 전동차처럼 전차선으로부터 전력을 공급받고, 도심 등 도시 경관이 뛰어난 곳에서는 대용량 니켈수소 배터리로 운행되는 전차선 및 배터리 병용식 저상 노면전차이다. 5분간의 충전으로 평탄선에서 40km/h 로 적어도 10km 주행할 수 있다. 감속도 2.5km/h/s 이내이면 회생 제동의 힘으로 정지할 수 있다. 600V DC를 사용하며, 최고 50km/h로 달릴 수 있다. 200Ah이상×30셀×8모듈, 대형 니켈 수소 배터리가 사용되었다. SWIMO는 실제로 2008년 삿포로에서 시험운행된 바 있다. 위험하고도 복잡한 전선이 없어도 된다고 하니 정말 깔끔한 거리 풍경을 만들 수 있을 것 같다. 가와사키에서는 차세대형 노면전차 LRV(Light Rail Vehicle)라고 부르고 있다.
전시회에서는 리튬이온 2차전지를 사용한 하이브리드 기차(Hybrid Train)도 소개됐다.
JR 동일본 小海線에 세계 최초로 리튬이온 2차전지를 적용한 결과 연비 절감은 물론 배기오염물질도 60% 감소했다고 한다. 소음도 30dB 감소됐는데 특히, 역에 정차해 있을 때 엔진을 정지시켜 놓기 때문에 그야말로 조용한 기차역을 만들 수 있다고 한다. 지붕에 있는 것이 161kWh용량의 리튬 배터리이다.
또 하나 리튬이온 배터리 적용이 연구되고 있는 분야가 하역 처리에 관련된 분야다. 항만에서는 매일 같이 수 많은 물량의 물건들이 배에 실려지고, 또 내려지게 된다. 이들 하역 장치에 리튬이온 배터리를 사용한다. 특히, 컨테이너를 하역할 때 발생되는 회생 에너지를 재 이용, 컨테이너를 올릴 때 활용할 수 있다.
건설현장에서 사용되는 중장비에도 리튬이온 배터리가 사용될 전망이다. 포크레인에 적용된 리튬이온 배터리는 완전충전 시 4~6시간 작업이 가능하다고 한다.
■스마트그리드 등 다방면에 적용
고베시 교통국에서는 리튬이온 배터리를 이용한 전력 저장용(ESS:Energy Storage System)을 사용하고 있다. 정보네트워크 사회로 접어들면서 정보, 전력, 전기의 융합을 지원하는 네트워크 전원용으로 리튬이온 배터리가 적용된다. 특히, 정보 네트워크 분야에서는 코인형 배터리가 주로 사용된다.
특히, 풍력발전소에서는 전기 출력에 대한 불균일성 문제로 안정화를 위한 전기저장장치가 시급하다. NaS(황화나트륨)전지나 납축전지가 현재 많이 사용되고 있는데 이 분야도 리튬이온 배터리의 응용분야 중 하나가 될 것이다.
스마트그리드는 리튬이온 배터리의 시장과 밀접하다. 스마트 그리드 실현을 위해서는 전력을 저장할 수 있는 장치가 필수적이며 리튬이온 배터리의 적용을 연구 중이다.
히타치는 리튬이온 캐패시터(EDLC)도 선보였는데 용도는 ISS(idling Stop-Start), 보조전원, 에너지 회생용 전원 보상전원, Peak Cut 등이다.
이번 전시회에서 실험적으로 보이면서도 가장 재미있었던 배터리 중 하나는 PLA(Poly Lactic Acid, 폴리유산)전지라고 불리는 것이었다. PLA전지는 순 식물성 플라스틱인 옥수수, 감자, 사탕수수 등의 식물 녹말 성분을 가지고 포도당을 발효하고 생성되는 유산을 응축, 고분자화하여 생분해성 고분자 플라스틱 2차전지를 만든다. 전지의 구조는 리튬이온 배터리와 유사하다. 이 재미있는 배터리를 선보인 회사는 폴리에너지社로 한국, 일본, 중국이 공동 참여해 개발하고 있다.
또 한가지 재미있었던 배터리는 미쓰비시의 휴대용 리튬이온 2차전지다. 단위셀을 3개 탑재한 이동 배터리로는 200W에서 2시간 사용 가능하며, 100W에서는 5시간 사용 가능하다고 한다. 편리는 하다고 생각했지만 그래도 인버터 까지 포함된 높이 30㎝ 너비 20㎝의 배터리는 10kg이상 무게가 나가 그냥 가지고 다니기는 벅차다. 그러나 야외에 놀러 가서 전기 전원으로 사용한다면 훌륭한 에너지원의 역할을 할 것이라는 생각이 들었다.
이번 전시회의 마지막 날 오후까지도 많은 사람들이 몰리는 모습을 보면서 이런 전시회를 할 수 있는 일본이 부럽기도 하고 저력이 느껴지기도 했다. 삼성SDI가 리튬이온 2차전지 판매1위를 달성하며 일본을 제쳤다라고 말하기에는 너무 이른감이 있다. 아직은 우리도 겸손한 마음으로 노력할 때라고 생각된다.<다음 호에 계속>
