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폭발적 성장 리튬이온, 폭발에 취약한 문제도

삼성전자 이건희 회장은 비즈니스의 본질을 꿰뚫어 보는 안목으로 유명하다. 이 회장은 평소 “백화점은 부동산업, 호텔은 장치산업, 반도체는 양심산업”으로 정의 내린 바 있다. 배터리 산업의 본질을 이 회장은 어떻게 봤을까. 삼성SDI 사사(社史)에는 이 회장이 이렇게 말한 대목이 나온다. “전지산업은 첫째도 안전(Safety), 둘째도 안전, 셋째도 안전, 안전이 핵심이다”. 자칫 위험할 수 있는 화학물질을 재료로 다루면서 제품(배터리)은 늘 소비자들이 곁에 둔다는 점에서 그렇게 강조한 것으로 보인다.

폭발 사고 난 소니, 1위서 4위로

배터리 발전의 역사는 ‘안전’과 ‘사고’ 사이를 오가며 발전해왔다. 특정 액체 를 도체(전기가 흐르는 물체)로 사용할 때 지속적인 전력 흐름이 발생한다는 배터리 제조 원리는 1800년 이탈리아 학자 알레산드로 볼타에 의해 발견됐다. 재충전이 가능한 2차 전지는 1859년 프랑스 물리학자 가스통 플랑테가 처음 발명했다. 그가 고안한 ‘납-산(Lead Acid)’을 이용한 충전 방식은 지금도 사용된다. 납축전지는 튼튼해서 고장이 적고 낮은 단가에 생산할 수 있다. 다만 배터리 수명이 짧은 게 흠이다. 자동차, 전동 휠체어, 골프 카트, 비상등 등에 활용된다. 소재개발 경쟁이 치열해지면서 1900년대 후반 니켈-메탈-수소(NiMH)를 원료로 한 2차 전지가 상용화됐다. 이 방식은 의료용, 산업용, 하이브리드 자동차 등에 쓰이지만 일반 소비자용으로는 쓰이지 않는다.

소비자용 배터리를 획기적으로 발전시킨 업체는 일본 소니였다. 1991년 리튬 이온을 이용한 배터리 상용화에 세계 최초로 성공하면서다. 리튬은 모든 금속 중 가장 가벼우면서 중량당 가장 큰 에너지를 제공한다. 전지의 소재로는 잠재력이 크다는 얘기다. 리튬이온 전지는 충전 용량을 늘리기 위해 초반에 일부러 방전시킬 필요도 없다.

문제는 리튬이온이 구조상 폭발에 취약하다는 점이다. 리튬이온은 내부를 양극·음극으로 나눈다. 이온들이 마이너스 극으로 이동하는 동안 충전되고, 플러스극으로 이동하는 동안 방전된다. 이 양 극 사이를 ‘분리막’으로 나누고, 이온은 회로를 통해서만 오가야 한다. 이번 갤럭시노트7 배터리가 발화를 일으킨 것은 좁은 공간에 고용량 배터리를 만들어 넣는 과정에서 분리막을 얇게 한 것이 원인이 됐다. 분리막 틈으로 플러스극과 마이너스극 이온들이 흘러 만나 폭발을 일으켰다. 리튬이온은 또한 배터리 커버에 불량이 있을 경우 전해용액이 흘러나오는 문제도 생길 수 있다. 2006년대 초반 소니의 노트북 폭발 사건, 2007년 노키아 휴대폰 리콜, 2008년 LG전자 휴대폰 리콜도 모두 리튬 이온 전지에서 발생했다. 특히 소니의 경우 당시 960만개의 제품을 리콜하면서 배터리업계 1위에서 4위로 추락한 뒤 회복하지 못하고 있다.


최준호·박태희 기자 joonho@joongang.co.kr
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