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과학과 놀자

'배터리 열 폭주' 땐 연쇄 폭발, 대형 화재 위험 커

최근 전기차 보급이 증가하면서 화재 사고가 늘어나고 있다. 지난 8월 청라아파트 지하 주차장 화재 등 잇따른 피해에 안정성에 대한 우려의 목소리도 함께 커지고 있다.전기차가 내연기관차보다 화재가 더 잘 일어나는 것은 아니지만 문제가 되는 것은 내연기관차와 달리 화재 발생 시 진압이 어렵다는 것이다. 전기차는 내연기관차보다 화재 진압에 8배 더 많은 시간이 걸리고, 소요 인력도 2.5배나 더 필요하다. 또 화재 진압 시 사용되는 물의 양도 내연기관차는 1톤인 데 비해, 전기차는 110톤이나 든다.그 이유는 전기차의 리튬이온 배터리에 있다. 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동하면 충전되고, 반대로 음극에서 양극으로 이동하면 전기가 만들어진다. 그런데 제조 과정상 결함, 과충전이나 과방전, 외부 충격 등으로 배터리 내부 온도가 상승하면 분리막이 손상되며 화재가 일어날 수 있다. 원래 분리막은 양극과 음극의 접촉을 차단하고 리튬이온만 통과시키는 역할을 하는데, 분리막이 손상되면 양극과 음극이 직접 만나 다량의 리튬이온이 한꺼번에 이동하며 격렬한 반응이 일어나는 쇼트 현상이 발생한다. 이때 양극재로 금속산화물이 사용되는데, 열에 의해 양극재가 분해되면 금속산화물의 부반응으로 산소 기체가 발생해 발열을 더 가속한다. 이온의 이동을 돕는 전해액 또한 기화되면서 가연성물질이 나오고, 순식간에 1000℃ 이상으로 온도가 상승한다. 이렇게 배터리 내부의 온도가 제어할 수 없을 정도로 올라 폭발하는 것을 ‘열 폭주 현상’이라고 한다. 바로 이 열 폭주 현상 때문에 전기차는 불이 났을 때 진압하기가 어렵다.게다가 전기차에 들어가 있는 배터리는 수백 개의 배터

숫자로 읽는 세상

삼성 배터리 단 '현대 전기차' 유럽 달린다…탄력 받는 삼성·현대차 '電車 동맹'

삼성SDI가 2026년부터 현대자동차의 차세대 전기차에 들어갈 각형 배터리를 공급한다. ‘삼성표’ 전기차 배터리가 현대차에 탑재되는 것은 이번이 처음이다. 삼성이 차량용 반도체에 이어 전기차의 심장 격인 배터리까지 현대차에 납품하면서 두 그룹의 ‘전차(電車) 동맹’이 한층 공고해지는 모습이다. 어제의 경쟁자, 오늘의 파트너로삼성SDI는 2026년부터 7년간 현대차에 전기차 배터리를 공급한다고 지난 23일 발표했다. 이번에 수주한 배터리는 현대차가 유럽에서 생산해 출시할 차세대 전기차에 들어갈 예정이다. 공급 물량은 7년간 약 35~40GWh로, 전기차 약 50만 대 분량으로 알려졌다. 액수로는 4조~5조 원 규모로 추정된다. 삼성SDI는 차세대 주력 제품인 P6 각형 배터리를 현대차에 공급할 계획이다. P6는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재의 니켈 비중을 기존 88%에서 91%로 더 높이고, 음극재에 독자적인 실리콘 소재를 적용해 에너지 밀도를 극대화한 제품이다. 동일한 부피와 무게로 더 긴 주행거리를 낼 수 있다. 삼성SDI는 P6를 헝가리 괴드 공장에서 생산해 현대차 유럽 현지 공장에 납품할 계획이다. 현대차는 체코와 튀르키예에 공장을 두고 있다. 폭스바겐·BMW·포르쉐 등 유럽 완성차 고객사에 대응해 헝가리 공장 생산량을 꾸준히 늘려온 삼성SDI는 현대차 물량 생산을 위해 추가 증설도 검토하고 있다. LG에너지솔루션과 SK온으로부터 파우치형 배터리를 공급받아온 현대차는 삼성SDI와 손잡으면서 공급망은 물론 배터리 폼팩터(형태) 다변화가 가능해졌다. 현대차는 올해 코나에 처음 각형 배터리를 적용하며 폼팩터 확대에 나섰다. 현대차는 삼성SDI에서 공급받을 하이니켈 배터리를 유럽 시장에 출

커버스토리

"제2의 반도체 잡아라"…세계는 전기차 배터리 '전쟁'

정의선 현대자동차그룹 수석부회장은 지난 5월 13일 이재용 삼성전자 부회장을 만났다. 두 사람이 공개적으로 별도 면담을 한 건 이날이 처음이었다. 정 수석부회장은 지난달 22일 구광모 LG그룹 회장도 만났다. 조만간 최태원 SK그룹 회장도 만날 예정이다.국내 1~4위 기업 총수들이 릴레이 회동을 한 이유는 뭘까. 다름 아닌 전기자동차 배터리다. 현대차그룹은 자동차를, 삼성 SK LG는 배터리를 생산하고 있다. 전기차와 배터리가 한국의 미래 먹거리가 될 것이라는 판단에 이들 총수가 만나 힘을 모으자고 ‘의기투합’했다는 분석이다. 일부 전문가는 전기차 배터리가 ‘제2의 반도체’가 될 것으로 전망한다. 그만큼 성장성이 크다는 설명이다.1조원도 부족하다…배터리 투자 전쟁국내외 배터리 제조사들이 미래 배터리 기술을 확보하기 위한 ‘전면전’에 들어갔다. 가파르게 성장하는 배터리 시장에서 주도권을 잡아야 한다는 판단에서다. ‘배터리 전쟁’에 회사의 명운, 나아가 대한민국 제조업 경쟁력이 걸렸다고 전문가들은 분석한다.배터리 전쟁의 목표는 ‘더 멀리 가고, 더 오래 사용할 수 있고, 더 안정적인’ 제품을 먼저 개발해 양산하는 것이다. 글로벌 배터리 제조사들은 기술 개발에만 매년 조(兆) 단위의 비용을 쓰고 있다. LG화학은 지난해 연구개발(R&D)에 1조1300억원을 투자했는데, 이 중 3분의 1 이상이 전기차 배터리에 투입된 것으로 알려졌다.일본 파나소닉은 지난해 44억3000만달러(약 5조3000억원)를 연구개발에 썼는데, 이 중 20%가량이 배터리 분야에 들어갔다고 한다. 삼성SDI는 7124억원을 배터리 연구에 썼다. 작년 매출의 7%가 넘는 금액이다.시설 투자