기본 콘텐츠로 건너뛰기

공기 전지가 전기차의 구세주가 될 수 있을까 ?


​  
 20 세기 초반만 해도 전기 자동차는 가솔린 자동차와 경쟁이 가능했습니다. 당시의 무거운 납 배터리를 달고도 초보적인 가솔린 엔진 자동차와 성능면에서 절대적으로 불리하지 않았기 때문이죠. 하지만 점차 가솔린 엔진을 비롯한 내연 기관 기술은 획기적으로 발전한 반면 배터리 기술 발전은 느렸기 때문에 1920 년대를 마지막으로 사실상 도로에서 전기 자동차는 거의 자취를 감추게 됩니다.  


 20 세기 후반과 21 세초 에너지 위기 및 환경 문제가 거론되면서 전기 자동차는 다시 각광을 받고 있습니다. 특히 과거 무거운 납 배터리 대신 고가이지만 에너지 저장 밀도가 훨씬 높은 리튬 이온 배터리가 대중화 되면서 최근 몇년간 전기 자동차는 실제로 점차 보급이 빨라지고 있는 상태입니다.


 하지만 리튬 이온 배터리는 기본적으로 매우 고가이기 때문에 수백 km 이상의 이동 거리를 보장하기 위해서는 불가피하게 차량 가격이 크게 오를 수 밖에 없습니다. 이런 문제로 인해 현재는 순수한 전기 자동차보다는 가솔린/디젤 엔진과 결합한 하이브리드 자동차가 더 흔하게 보급되어 있는 것이 현실입니다.
그러나 이렇게 되면 차량 가격이 상승함과 동시에 장거리 고속 도로 주행시에는 오히려 연비가 무게 때문에 더 나빠지는 모순이 존재합니다.  


 현재 대부분의 전기차는 1 회 주행거리는 짧은 대신 전기 충전소는 찾기 어려운 문제가 존재합니다. 일부 회사들은 공기 전지 (Air Cell : 전지 가운데서 반대방향의 기전력이 일어나는 것을 방지하기 위해 복극제로 공기를 사용하는 것), 혹은 공기 - 금속 전지 (Air-metal battery) 가 해결책이 될 수 있다고 생각하고 있습니다. 공기 전지의 대표적인 종류로는 알루미늄 - 공기 전지 (Aluminium - air battery) 가 있는데 이미 군사적인 목적으로 생산되어 활용되고 있습니다.


 알루미늄 - 공기 전지는 기본적으로 일차 전지로 양극과 음극이

 음극 (Cathode) : O
2
 + 2H
2
O
 + 4e → 4OH +0.40 V
 양극 (Anode) : Al + 3OH → Al(OH)
3
 + 3e − 2.31 V

 의 반응으로 전기를 만들어냅니다. 이 반응이 계속 일어나기 위해서는 공기중의 산소와 더불어 소모되는 물이 계속 공급되어야 하며 시간이 지날수록 쌓이는 수산화 알루미늄을 제거해주어야 합니다. 이런 귀찮은 점 때문에 에너지 저장 밀도가 높음에도 불구하고 알루미늄 - 공기 전지는 현재 일부 특수 영역을 제외하고는 널리 사용되지 못하고 있습니다.  


 만약 알루미늄 - 공기 배터리로만 작동하는 전기차를 만든다면 사실 수천 km 씩 주행이 가능할 테지만 (현재 상용 알루미늄 - 공기 배터리의 저장 밀도는 1300 Wh/kg 에 달함)  현재 나와있는 상용 제품은 일차 전지라서 리튬 이온 배터리처럼 재충전이 어렵고 위에서 말한 문제점 때문에 전기 자동차에 사용되지 않고 있습니다.  


 그런데 핀너지 (Phinergy) 라는 한 기업이 여기에 도전하겠다고 나섰습니다. 이들은 세계적인 알루미늄 제조업체인 알코아 (Alcoa) 와 손을 잡고 프로토타입을 전기 자동차를 선보였는데 그 컨셉은 이렇습니다. 이들이 만드는 전기 자동차는 소량의 리튬 이온 배터리를 탑재해 보통 하이브리드 자동차나 저가형 전기 자동차처럼 약 50 km 이내를 주행할 수 있습니다. 사람에 따라 다르지만 대개 이 정도면 하루 이용 거리가 되기 때문입니다.  


 문제는 장거리 주행을 하는 경우인데 이 경우에 같이 내장된 알루미늄 - 공기 배터리가 작동해 주행 가능 거리를 최대 1600 km 까지 늘려줍니다. 다 사용한 알루미늄 - 공기 배터리는 회수해서 공장에서 새 배터리로 만들게 됩니다. 사용자는 배터리의 기능을 유지시키기 위해서 한달에 1-2 회 정도 물탱크에 물을 보충해 주어야 합니다.  



(알루미늄 - 공기 배터리 프로토 타입 자동차가 주행 테스트를 진행 중에 있음. The car powered by the aluminum-air battery technology at the Circuit Gilles-Villeneuve in Montreal. )  



(동영상)   


 이 테스트에서 프로토타입 자동차는 배터리를 이루는 50 개의 알루미늄 판 가운데 한개만 가지고도 약 20 마일 (약 32 km) 를 주행 가능했다고 합니다. 물론 알코아 입장에서는 알루미늄 배터리의 대중화가 희소식이긴 하겠지만 실제로 널리 실용화 될 것인지는 아직 미지수입니다. 원리상 알루미늄 - 공기 배터리는 구조 자체는 단순한 편이라서 자동차용 배터리의 생산 단가는 높지 않을 것으로 보이나 경쟁력 있는 가격을 달성하기 위해서는 역시 규모의 경제가 필요합니다. 따라서 이를 자동차 메이커들이 대대적으로 채택하지 않는한 대중화의 가능성은 낮을 것으로 조심스럽게 예측됩니다.  


 물론 미래를 예측하기는 힘들지만 그래도 아주 독특한 컨셉이라 소개드려 봤습니다.  


 참고  






댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

R 패키지 설치 및 업데이트 오류 (1)

 R 패키지를 설치하거나 업데이트 하다보면 여러 가지 문제가 생기는 경우들이 있습니다. 이 경우 아예 R을 재설치하는 것도 방법이지만, 어떤 경우에는 이렇게해도 해결이 안되고 계속해서 사용자는 괴롭히는 경우도 있습니다. 이런 경우 중 하나를 소개합니다.  새로운 패키지를 설치, 혹은 업데이트 하는 과정에서 같이 설치하는 패키지 중 하나가 설치가 되지 않는다는 메세지가 계속 나왔는데, 사실은 백신 프로그램 때문이었던 경우입니다.   dplyr 패키지를 업데이트 하려고 했는데, 제대로 되지 않아 다시 설치를 진행했습니다. 그런데 일부 패키지가 제대로 설치되지 않는다는 메세지가 나왔습니다.  > install.packages("dplyr") Error in install.packages : Updating loaded packages > install.packages("dplyr") Installing package into ‘C:/Users/jjy05_000/Documents/R/win-library/3.4’ (as ‘lib’ is unspecified) also installing the dependencies ‘bindr’, ‘bindrcpp’, ‘Rcpp’, ‘rlang’, ‘plogr’ trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindr_0.1.1.zip ' Content type 'application/zip' length 15285 bytes (14 KB) downloaded 14 KB trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindrcpp_0.2.2.zip ' Content type 'application/zip' length 620344 b