빅브라더's 업무창고

배터리가 기존의 에너지원을 대체하기 위해서 필요한 것은 무엇일까? 혹시 이런 생각을 해본적 있는지 모르겠습니다. 주류에너지인 오일과 가스등의 화석연료가 사라진 세상에서 가장 효율적인 에너지원으로는 아마도 태양광이라고 생각합니다. 물론 풍력과 수력 등 대체 에너지 모두 의미가 있을 것입니다. 그런 대체에너지에게 가장 필요한 것 역시 저장을 위한 배터리일 것입니다. 물론 어떤 케미스트리인가는 둘째문제이겠만서도 배터리에 충전을 해 두어야 의미 있는 에너지원이기 때문이죠.  어째든 현재의 배터리는 화석연료를 대체하기 위한 필수불가결한 아이템이 분명합니다. 배터리가 의미 있기 위해서는 저장용 매체로서의 역할을 충실해야 합니다. 지금의 저장용량으로서는 대중화 시대로 접어들기에 많이 부족한 것이 사실입니다.  그런데 만일 한번 충전으로 수십년을 사용할 수 있는 배터리가 있다면 어떨까요? 별도의 충전이 필요없이 구매에서 폐기까지 수십년동안 추가로 충전을 할 필요가 없다면 현재의 화석연료보다 분명 유리한 고지를 점유할 수 있을 것입니다. 가령 새로운 배터리를 탑재한 EV를 구매했는데 타이어나 오일 등 소모품을 교환하더라도 한번도 충전을 하지 않는다면 기존의 화석연료차량 (ICE) 보다 편리할 것입니다. 왜냐하면 주유소에 들러야 하는 번거로움이 사라지기 때문입니다.  현재 이런 꿈과 같은 배터리를 직접 개발하는 곳이 있습니다. 바로 배터리에 핵에너지를 적용하여 반영구적인 배터리를 개발하고 있는 회사가 있습니다. 바로 베이징에 본사를 둔 베타볼트입니다.  중국의 베타볼트는 반영구적으로 전기를 생산할 수 있는 원자에너지 배터리를 개발했다고 발표했습니다. 베타볼트의 발표자료에 따르면 원자력 배터리는 핵 또는 방사선 동위원소 배터리라고도 불리며 핵 동위원소가 붕괴될 때 방출하는 에너지를 활용하여 반영구적인 전기공급이 가능하다고 밝혔습니다.  베타볼트는 전기 생산을 위해 니켈-63(Ni-63)이란 방사성 물질에 의해 방출되는 원자를 사용하였습니...

라이다에 관한 모든 궁금증  자율주행에 대한 중요성이 부각되고 있는 요즘 자율주행 상에서 사물을 인식하는 센서 방식 중 라이더와 비전 방식 간의 의견이 분분합니다. 어떤 식으로 구동되는지 간단하게 정리를 해 보겠습니다. 카메라와 레이저 그리고 라이다 센서로 받아들일 정보를 3차원으로 구성한 후에 인공지능(A.I)이 이 정보를 바탕으로 장애물을 어떻게 피해 갈지, 어떤 경로로 주행할지 등을 결정하게 됩니다. 물론 카메라와 레이더만으로도 대부분의 정보를 취합할 수 있습니다. 카메라가 사람으로 따졌을 때 눈 역할을 하기 때문에 앞 차가 어디 있는지, 길을 건너기 위해 진입하는 사람은 누가 있는지 그런 정보들을  얻을 수 있는 것이죠. 라이다 없이 자율주행 가능한 이유 레이더는 전파를 쏴서 움직이고 있는 주변 물체들과 거리를 측정하는 때문에 카메라로 보고 또 레이더를 측정하면 주변 지형지물에 대한 정보를 거의 다 얻을 수 있습니다. 그런데 한 가지 단점이 있죠. 일단 카메라에는 너무나 많은 정보들이 들어오게 됩니다. 카메라는 눈으로 보이는 모든 정보가 담겨서 이 중에서 어떤 것이 자동차를 운행하는데 중요한 정보인지 걸러내고 선택하기가 어려워지는 것입니다. 테슬라의 경우는 이 같은 문제를 해결하기 위해 뛰어난 인공지능이 해결할 수 있다고 믿고 있습니다. 그래서 자체적으로 도조컴퓨터 칩까지 개발하고 있습니다. 쉽게 말하자면 경력 있는 운전자가 초보운전자 보다 능숙하게 운전할 수 있는 것은 눈이 더 달려 있어서가 아니라 운전에 대한 판단이 명확하기 때문이라는 것이죠. 라이다가 필요한 이유 그런데 라이다가 중요하다고 주장하는 쪽의 이야기는 조금 다릅니다. 사람이 운전할 때 보다 자율주행차는 더 안전해야 된다는 겁니다. 사람도 안개가 끼거나 눈. 비가 오면 앞이 잘 보이지가 않거나, 밤늦게 어두운 길을 운전할 때도 시야가 매우 좁아집니다. 사람이 운전하는 것처럼 악조건일 때는 카메라도 똑같이 악조건에서 운전을 하게 됩니다. 그러나 그런 경우에는 레이더...

 배터리 시장 캐즘에 빠지다.  초기시장과 주류시장 사이에서 나타나는 수요의 하락이나 정체현상을 캐즘(Chasm)이라고 합니다. 기존에 있던 시장을 대체하기 위해 생겨난 신제품들이 대부분 거쳐간 구간이기도 합니다. 일부 제품은 캐즘을 무사히 넘기고 새로운 아이템으로서의 입지를 공공히 하기도 했지만 일부는 그대로 사장되어 영영 볼 수 없는 구시대의 물건이 되기도 했습니다.  캐즘이란 단어는 기업컨설턴트였던 제푸리 무어 박사가 최초로 사용하였습니다. 얼리어답터들과 마찬가지로 혁신성을 중시하는 소비자들이 중심이 된 초기 시장과 실용성을 중시하는 소시자들사이의 주류시장으로 넘어가기 위한 과도기적 구간으로 일시적인 수요가 정체 또는 후퇴하는 현상을 일컫습니다.  대표적인 성공케이스가 바로 MP3 입니다. 당시 PC에서나 구현이 가능하던 MP3파일을 휴대장치에 저장하여 어디서나 쉽게 음악을 재생할 수 있었습니다. 이러한 혁신성으로 초기 소비자들은 열광하였지만 역시나 메일 시장으로 진입하기에는 몇가지 문제점들을 가지고 있었습니다. 당시에는 한 곡당 볼륨이 커서 단말기에 저장할 수 있는 곡수가 많지 않았습니다. 또한 MP3를 다운받을 수 있는 인프라가 구축되어 있지 않아서 이용하기 위해서는 스스로 MP3로 변환해야하는 번거로움이 있었습니다. 하지만 이후 빠르게 메모리가 발전되었고, 인터넷의 보급과 확대는 MP3가 음악의 주류시장으로 진입하도록 만들어준 일등공신이라고 할 수 있습니다. 그리하여 MP3는 빠르게 워크맨과 CD플레이어 시장에서 주류로 등극할 수 있었습니다.  요즘 배터리 시장 역시 캐즘에 빠져 있다는데 부정하는 사람은 없을 것입니다. 국내의 대표적인 배터리 소재업체인 에코프로, 포스코퓨처엠, 엘엔에프등의 실적악화가 그 근거입니다.  위 3사의 지난 4분기 실적은 처참하기 그지 없었습니다. 23년 하반기 전기차 수요가 급격히 하락하는 캐즘을 격으며, 영업이익은 전년대비 70 ~90% 감소하여 모두 적자전환하였습니다...

 배터리 화재 왜 일어날까? 리튬배터리로 인한 화재가 발생되었다는 것은 다시 말해 강한 열에너지를 발생 시켰다고 볼 수 있습니다. 분리막을 통해 음극과 양극이 만나는 현상 즉 단락이 발생되거나, 덴드라이트(Dendrite, 수지상정, 수상돌기) 등과 같이 단락의 원인은 다르더라도 전자의 이동이 급격히 진행되어 줄 열(Joule heat)에 의해 발화가 진행될 수 있다는 점입니다.  그럼 리튬 배터리에서 발생할 수 있는 발화 매커니즘을 하나씩 살펴보겠습니다.  1. 제조결함에 따른 이물혼입  배터리 제조과정에서 이물질(금속 or 금속산화물)이 양극과 분리막 사이에 유입되면 충전과 방전을 계속하면서 이물질이 환원 전압영역에 이르면 금속이온상태로 환원되어 분리막을 통과한 뒤 음극으로 이동하게 되고 음극으로 이동한 금속이온물질은 음극 활물질 표면에 축적되면서 결정성을 지닌 덴드라이트(Dendrite, 수지상정) 형태로 성장하게 됩니다. 덴드라이트가 점점 성장하여 분리막을 거쳐 양극에 접촉하게 되면 음극에 축적된 전자들이 순식간에 양극으로 이동하게 되는데 이때 발생되는 줄열에 의해 발화와 폭발이 가능하게 됩니다.  2. 과충전 충전이 계속되어 과충전이 되면 발열을 하고 전해질에서 가연성 가스의 발생 등이 일어나게 됩니다. 일반적으로 과충전 시 배터리 내부에서는 처음에 전해액과 음극의 환원반응이 일어나서 전해액의 열분해, 전해액과 양극과의 산화분해, 음극의 열분해, 양극의 열분해, 최후에는 분리막이 녹아 내부 단락에 이르게 됩니다.  과충전을 하면 양극은 산화, 결정구조 파괴에 의한 발열이 일어나고 음극은 금속 리튬이 석출되게 됩니다. 과충전 방지 보호회로(Protection Circuit Board, 이하 PCM)가 있더라도 고장 등의 이유로 인해 제대로 작동하지 않는 경우 과충전이 발생하여 폭발할 수 있고, 이를 방지하기 위해 PCM이 설치되어 있는 경우에도 아래와 같은 조건에서 화재로 연결될 수 있습니다....

어떤 새로운 기술이 대중화야 되기까지 여러 가지 단계를 거치게 된다. 특히나 새로운 기술이 기존에 있는 기술을 대체하기 위해서는 압도적으로 사용자가 늘어야만 가능한 한 상황이다. 예를 들어 새로운 기능과 성능으로 무장한 기술이라 하더라도 기존에 있는 제품의 가격과 큰 차이를 보인다면 선뜻 손이 가지 않기 마련이다. 아무리 좋은 기능을 가지고 있어도 사용자는 그것을 알길이 없다. 따라서 기존의 제품을 대체하는 새로운 제품이라면 적어도 기존가격에서 소비자가 타당하다고 생각할 만한 가격대를 형성해야만 한다. 그렇기 때문에 새로운 제품의 가격은 중요한 요소이다. LED 램프를 생각해보자. 기존에 형광등이 약 7천원에서 8천원 사이인데, LED 형광등이 15,000원을 넘어서면 선뜻 뜻 손이 가지 않는다. 아무리 좋은 기능과 수명을 가지고 있더라도 써보지 않았기 때문에 기존 제품과 자격차이가 너무 크다면 망설여지는 것은 당연하다. 우리에게 있어서 전기차의 가격 2만 5000 달러는 이런 의미이다.  즉 소비자가 전기차에 대한 진입에 대해 망설이지 않는 최소한의 가격이 바로 25,000 달러 인 것이다. 그렇기 때문에 전기차가 대중화하기 위해선 이 가격대 이하의 제품을 개발하는 것이 가장 중요한 일이다. 이미 전기차를 제조하는 완성차 업체들은 25000 달러 타겟으로 전기차를 개발하고 있기는 하지만 아직까지 높은 배터리 가격과 개발 비용으로 그 한계를 넘기 힘든 실정이다. 지금과는 다른 전혀 새로운 접근이 필요한 시기이다. 당연히 저가 EV 시장에 선두주자는 테슬라라고 할 수 있다. 폭스바겐이나 중국의 BYD 같은 경우 강력한 경쟁자라고 할 수 있다. 하지만 무엇보다도 EV 제조 공정의 혁신을 가져온 건 테슬라이기 때문에 경쟁에서 가장 앞서 있다는 점은 누구도 부인하기 힘들다. 최근 테슬라 내부 인원의 말해 따르면 테슬라는 기가팩토리 베를린에서 저가 EV의 생산을 추진하고 있는 것으로 보인다. 물론 아직까지 테슬라에서 공식적으로 밝히고 있지는...

  테슬라 4680배터리의 경쟁력  높은 에너지 밀도: Tesla의 4680 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어서, 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 차량의 주행 거리를 늘리거나, 배터리의 크기를 줄이는 등의 장점을 제공합니다. 긴 수명: Tesla의 4680 배터리는 더 오래 사용할 수 있는 긴 수명을 가지고 있습니다. 이는 배터리 교체 주기를 줄이고, 더 낮은 수명을 가진 배터리보다 더 경제적인 사용을 가능하게 합니다. 빠른 충전 속도: Tesla의 4680 배터리는 빠른 충전 속도를 가지고 있습니다. 이는 차량을 충전하는 시간을 줄이고, 더 효율적인 에너지 관리를 가능하게 합니다. 낮은 비용: Tesla의 4680 배터리는 생산 비용이 낮습니다. 이는 Tesla가 차량 가격을 더 낮게 유지할 수 있도록 도와줍니다. 높은 신뢰성: Tesla의 4680 배터리는 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. 이는 안전한 운전을 보장하며, 배터리 고장으로 인한 차량 정지 등의 문제를 최소화합니다. 이러한 경쟁력들로 인해 Tesla의 4680 배터리는 전기 자동차 산업에서 큰 관심을 받고 있으며, 더 많은 자동차 제조사들이 Tesla와 경쟁하기 위해 비슷한 기술을 개발하고 있습니다. 4680 배터리의 에너지 밀도가 높은 이유   Tesla의 4680 배터리가 높은 에너지 밀도를 가지는 이유는 여러 가지 요인들이 결합되어 있습니다. 첫째, 4680 배터리는 기존의 2170 배터리보다 더 큰 크기를 가지고 있습니다. 크기가 더 크다는 것은 배터리 내부에 더 많은 화학 물질을 담을 수 있다는 것을 의미하며, 이는 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 합니다. 둘째, 4680 배터리는 새로운 세라믹 기술을 사용하여 만들어졌습니다. 이 새로운 기술은 기존의 그래핀 기술보다 더 높은 에너지 밀도와 더 높은 안전성을 제공합니다. 셋째, 4680 배터리는 니켈 도금된 코발트 프리 카테고리를 사용합니다. 코발트는 비싸고 노동 집약적인 과정으로 생산되어,...