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엘레컴 제공 |
소금은 음식에 간을 맞출 때만 사용하는 게 아니라 여러 가지 산업용 소재로 활용될 수 있습니다. 예를 들어 배터리 원료도 될 수 있습니다. 소금 분자를 이루는 두 원소 중 하나인 나트륨 (소듐) 리튬과 비슷한 성질을 지니고 있기 때문에 리튬 이온 대신 나트륨 이온을 사용한 배터리를 만들 수 있는 것입니다.
사실 과학자와 배터리 기업들은 오래전부터 이 사실을 알고 있었지만, 리튬 이온보다 분자량이 큰 나트륨 이온으로 배터리를 만들면 에너지 밀도가 낮아지기 때문에 비싼 가격에도 불구하고 리튬 이온 배터리에 집중했던 것입니다.
하지만 최근 여러 가지 장점 때문에 나트륨 이온 배터리에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 구체적인 장점을 보여주는 사례가 일본의 PC 및 모바일 주변 기기 하드웨어 제조사인 엘레컴 (Elecom)이 선보인 DE-C55L-9000 보조 배터리입니다.
엘레컴은 DE-C55L-9000이 세계 최초의 나트륨 이온 보조 배터리라고 소개하고 있습니다. 하지만 장점은 그것만이 아닙니다. 제조사가 보증하는 실내 및 실내 작동 온도는 영하 34도에서 50도입니다. 쉽게 말해 리튬 이온 배터리가 성능이 크게 떨어지는 저온 환경에서도 성능을 보증합니다. 나트륨 이온 배터리는 낮은 온도에서도 잘 작동하기 때문입니다.
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엘레컴 제공 |
그리고 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 화재에 안전한 특징이 있습니다. 물론 이는 실제 사용 환경에서 아직 검증되지 않은 이야기이고 나트륨 역시 물과 반응하면 위험한 물질이긴 하지만, 이 주장이 옳다면 거친 환경에서 사용할 때 큰 장점이 있습니다. 제조사 역시 여기에 홍보의 초점을 맞추고 있는 것으로 보입니다. 또 다른 장점은 완전 방전 상태에서도 배터리 손상이 덜해 항공기나 선박 수송, 물류 창고 보관 시 더 안전한 상태로 장기 보관이 가능하다는 것입니다.
단점은 쉽게 예상할 수 있듯이 무겁다는 것입니다. 9,000-mAh 용량의 보조 배터리임에도 불구하고 무게가 350g에 달합니다. 하지만 이는 특수 목적 (추운 지역에서 아웃도어 기기로 사용)하면 크게 문제되는 수준은 아닙니다.
진짜 큰 문제는 역설적으로 비싼 가격입니다. DE-C55L-9000의 가격인 9980엔으로 정해졌는데, 같은 용량의 리튬 이온 배터리보다 몇 배 이상 비싼 가격입니다. 원료 값만으로 설명하기 힘든 비싼 가격은 리튬 이온 배터리처럼 대량 생산되지 않고 있는 데서 기인한 것으로 보입니다.
그래도 장기적으로 보면 나트륨 이온 배터리의 가격은 분명히 저렴해질 수 있습니다. 음극재로 구리 대신 알루미늄처럼 더 저렴한 금속을 사용할 수 있고 양극재로도 니켈이나 코발트 같은 비싼 금속을 사용할 필요가 없어 일단 원료 값이 훨씬 저렴하기 때문입니다.
따라서 중국의 CATL을 비롯한 중국 배터리 기업들은 물론 미국, 한국, 인도, 유럽 등 세계 각지의 배터리 관련 기업들이 나트륨 이온 배터리 개발 경쟁에 뛰어들고 있습니다. 하지만 리튬이나 니켈, 코발트 등 주요 원료의 가격이 안정적으로 낮게 유지될 경우 생각보다 미래가 밝지 않을 수 있습니다.
나트륨 이온 배터리를 리튬 이온 배터리처럼 저렴하게 대량 생산하기 위해서는 막대한 투자와 연구 개발이 불가피한데, 그럴 만한 동기가 줄어들기 때문입니다. 첫 나트륨 이온 보조 배터리의 사례에서 보듯이 원료가 저렴하다고 해서 당장 제품이 저렴한 건 아닙니다.
다만 최근 많은 연구 개발이 이뤄진 덕에 실제 상용화 단계에 이른 것도 사실이기 때문에 나트륨 이온 배터리가 어느 임계점을 넘으면 전고체 배터리와 함께 미래 배터리 시장을 주도할 가능성도 배제할 순 없습니다. 과연 미래가 어떻게 될지 궁금합니다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
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