[알아봅시다] 4차 산업혁명 시대에 더 주목받는 배터리

[ 박정일 기자 comja77@ ] | 2018-01-03 18:00
"고용량·고효율 배터리 기술이 '초연결 사회 현실화' 좌우"
인공지능 로봇, 자가 학습 위해선
24시간 내내 에너지 공급 받아야
전고체·플렉서블 배터리 등 주목
제조사들, 새로운 물질 모색 분주


[알아봅시다] 4차 산업혁명 시대에 더 주목받는 배터리


최근 애플의 '배터리 스캔들'로 세계가 들썩이고 있습니다. 노후 배터리로 갑자기 아이폰이 꺼지는 상황을 막으려고 일부러 성능을 저하했다고 하니, 소비자가 화를 내는 것은 당연한 일입니다. 자신이 돈을 주고 산 휴대전화의 성능이 나도 모르는 사이에 떨어진다는 것을 이해할 소비자는 그리 많지 않습니다.

배터리 스캔들로 새삼 다시 실감할 수 있었던 것은 배터리가 4차 산업혁명 시대에 얼마나 중요한지 부품인가 하는 것입니다. 스마트폰 하나만으로도 소비자 불만이 폭발하는데, 여러 디지털 기기가 365일 내내 따라다니는 사물인터넷(IoT) 제품에서 배터리가 차지하는 비중은 더 크다고 할 수 있습니다.

그렇다면 과연 4차 산업혁명은 무엇이고, 배터리가 왜 중요한 걸까요?

우선 4차 산업혁명이라는 말은 2016년 세계경제포럼(WEF;World Economic Forum)에서 클라우스 슈바프 WEF 회장이 언급하면서 화제가 된 말입니다. 당시 그는 "지금까지 우리가 살아왔고 일하고 있던 삶의 방식을 근본적으로 바꿀 기술 혁명의 직전에 와 있습니다. 이 변화의 규모와 범위, 복잡성 등은 이전에 인류가 경험했던 것과는 전혀 다를 것입니다"라며 "인공지능과 사물인터넷 등의 기술이 모든 것과 연결되는 '초연결 사회'가 도래하며 새로운 산업혁명을 일으킬 것"이라고 말했습니다.

인공지능(AI), IoT, 빅데이터, 모바일, 로봇 등 첨단 정보통신기술(ICT)을 이용해 사람, 사물, 공간이 모두 상호 연결되고, 이런 '연결'로 일어나는 혁신적 변화가 바로 4차 산업혁명이라고 요약할 수 있습니다.

4차 산업혁명은 1~3차 산업혁명에 이어 경제와 산업 전반에 큰 변화를 이끌 것으로 예상됩니다.

1차 산업혁명은 바로 18세기 영국에서 증기 기관의 발명으로 시작된 '기계화 혁명'입니다. 당시 인간과 가축의 노동력에 의지한 가내수공업을 벗어나 기계를 사용한 생산성의 비약적 발전이 있었습니다.

2차 산업혁명은 전기 에너지를 기반으로 한 '대량생산 혁명'입니다. 19~20세기 초 공장에 전력이 보급되면서 컨베이어 벨트를 이용한 생산조립 라인이 등장했고, 이에 따라 본격적인 대량생산 체계가 구축됐습니다.

3차 산업혁명은 20세기 후반 컴퓨터와 인터넷의 보급에 따른 '지식 정보 혁명'이라고 할 수 있습니다. '정보의 바다'로 불리는 인터넷 세상이 초고속 인터넷망 구축과 고성능 PC의 대중화로 열리면서 물리적 제약을 뛰어넘는 무궁무진한 정보 교류가 가능해졌습니다.

이를 통해 알 수 있는 것은 거대한 산업의 물결이 바뀌는 기간이 점점 더 짧아지고 빨라진다는 것입니다. 특히 4차 산업혁명은 과거 인류가 경험한 그 어떤 산업혁명과도 비교할 수 없을 정도로 빠르게 진행될 것이라는 전망입니다.


4차 산업혁명 시대에는 모든 사물이 연결되고 사람과 24시간 365일 밀착하면서 얻은 정보를 빅데이터·AI로 분석하고, 사람의 상태를 실시간으로 분석해 문제 해법을 제공합니다. 웨어러블, 자율주행차, 드론, AI 로봇 등 이동성을 바탕으로 한 새로운 기기의 등장은 사람의 생활 방식 자체를 근본적으로 바꾸는 거대한 혁명이 될 것입니다.

그럼 4차 산업혁명 시대에 배터리는 왜 중요할까. 가장 직접적 변화는 배터리 적용 범위가 엄청나게 늘어난다는 것입니다.

4차 산업혁명의 핵심인 '모든 것이 서로 연결된 상태'를 가능하게 하려면 배터리로 각각의 이동하는 기기에 에너지를 지속 공급해야 하기 때문입니다. 에너지가 떨어지면 바로 보충해야 하는 시공간적 제약을 극복해 주는 것이 배터리입니다.

예를 들어 인공지능 로봇이 플러그가 꽂혀 있지 않은 상태에서 고작 10분 정도만 움직일 수 있다면, 이는 거의 무용지물이 아닐까요?

인공지능 로봇이 빅데이터를 바탕으로 자가 학습을 하려면 24시간 켜져 있어야 할 것입니다. 또 웨어러블 기기, 로봇, 드론 등이 우리 삶에 도움이 될 만큼 충분히 움직일 수 있으려면 플러그 없이 오랜 시간 에너지를 공급받아야 합니다. 시공간 제약을 극복한 초연결 사회의 현실화는 고용량, 고효율 배터리 기술이 좌우할 것입니다.

그렇다면 배터리는 어떻게 진화하고 있을까요? 세계에서 가장 오래된 배터리는 이라크의 수도 바그다드 근교의 호야트럽퍼 유적에서 발견된 항아리 모양의 '바그다드'라는 유적입니다. 만든 지 2000년이 넘은 것으로 추정되는 이 유물은 높이 약 14㎝, 지름 약 8㎝로 작은 항아리 안에 원통형 구리판을 넣고 그 중심에 철 막대기를 꽂아 전체를 아스팔트로 고정해 밀봉한 구조로 돼 있습니다. 이후 근대형 배터리는 이탈리아 물리학자인 알레산드로 볼타가 1800년에 구리원판과 아연원판 사이에 소금물에 적신 종이를 끼워 겹겹이 쌓아올리면 보다 큰 전기가 발생한다는 사실을 증명한 '볼타 파일(Volta Pile)'이 시초입니다.

주요 배터리 제조사는 리튬 등의 최적화한 배합을 찾고 또 더 많은 전기를 저장하고, 이를 전자기기에 전달할 수 있는 새로운 물질을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

기본적으로 불안정한 물질인 리튬의 폭발 위험을 막기 위해 전해액을 액체가 아닌 고체로 만드는 전고체 배터리 역시 미래 배터리로 주목받고 있습니다. 이 밖에도 각 구성요소 설계를 바꾸거나 새로운 물질을 적용해 웨어러블 기기에 들어가는 커브드 배터리, 플렉서블 배터리 등 다양한 차세대 배터리도 나오고 있습니다.

박정일기자 comja77@dt.co.kr
도움말= 삼성SDI

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