텍사스 오스틴 대의 굿이나프 교수하면 이름의 특이함과 리튬 전지 전극 소재 원천기술과 관련된 핵심 인물로 알려져 있다. 1978년에 옥스퍼드 대에서 시작했던 코발트 계열 전극 소재 개발은 1991년 소니의 IT 디바이스용 리튬 배터리로 이미 상업적 결실을 보았다. 리튬 이온 배터리의 특징은 표준 전압이 3.6V로 표준 전압이 1.2V인 Ni-MH 전지에 비해 에너지 저장 밀도나 메모리 효과 측면에서 엄청난 이점을 제공함을 알 수 있다. 아울러 1993년 굿이나프 교수팀의 R&D를 통해 지금 현재 중국이 생산의 종주국이 된 리튬인산철(LiFePO4) 전극 소재를 발명하였다. 그 실용화는 2001년에 접어 들어 MIT의 Chiang 교수 그룹이 나노 전극 소재 공정을 적용하여 전극의 전류 성능 향상을 통해 리튬 인산철 배터리 상용화의 길을 열었으며 A123 배터리 회사의 시작이기도 하다.
리튬 인산철 배터리는 에너지 저장 밀도 차원에서 리튬이온이나 리튬 폴리머에 비해 많이 불리한 편으로서
중량 당 파워 측면에서 리튬 폴리머의 50% 수준이다. 하지만 충전수명에서 2배의 성능을 보여 주는 것으로 알려져 있다.
클릭 전기차 제작에서는 리튬 인산철 배터리를 사용하고 있지만 리튬 이온이나 리튬 폴리머 배터리에 비해 전극 재료의 성격으로 인해 순간적인 전류 성능(C rate)이 아직도 약한 편이다. RC 및 하이브리드 차량에 많이 사용되는 리튬 폴리머의 경우 C Rate이 10을 상회하는 정도이나 리튬 인산철의 경우 C rate 2 정도가 한계이다. 하지만 LG화학에서 생산하는 리튬 망간 전극이나 코캄의 리튬 폴리머처럼 과전류 시에 화재나 폭발 위험성이 상당히 적다는 점도 간과할 수는 없으며 아울러 리튬 계열 배터리 중에서 그 성분이 100% 친환경적이라는 점도 큰 이점이 될 수 있다.
2011년 6월 GM 전기차 Volt의 충돌 시험 후 화재나 2012년 상반기 GM 배터리 실험실에서 A123의 배터리의 폭발 사고 그리고 2012년 BYD 전기택시의 화재로 인해 주춤한 측면도 있으나 토요타의 하이브리드 차량에 리튬인산철 배터리 팩 채용으로 인해 리튬인산철 배터리의 중요성이 점차 증가하고 있는 상황이다. 전기차나 하이브리드 차량 외에 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System) 산업 분야에서 볼 때에는 충방전 내구수명을 비롯하여 리튬 인산철 배터리가 가장 무난한 후보로 떠오르고 있다.
클릭 전기차에 채용한 320V 80AH 리튬 인산철 배터리 팩은 전기차의 동력원으로서 뿐만 아니라 한편 실험용 에너지 저장 장치로서의 활용 가능성이 높은 편이라 리튬 인산철 배터리 팩키징 기술의 응용분야로서 ESS 개발에 주목하고 있으며 특히 상업적인 측면에서 리튬 인산철 배터리 팩의 현장 시공이 가능한 팩키징 능력 개발에 주목하고 있다. 지금 제작 중인 팩은 배터리 및 BMS 비용 대비 팩키징 비용이 무려 200%에 달하고 있으나 팩의 수량 및 용량이 거의 양산 규모로 증가 시에 30% 선을 목표로 하고 있다. 리튬 인산철 배터리 팩 및 BMS 생산 분야에서 중국의 독주를 견제할 순 없겠지만 국내 소비용 ESS 팩 제작 물량은 당연히 국내에서 기술개발로 소화해야할 부분임이 명확하다.
앞으로도 ESS 분야 사업은 역시 메이저 기업들간의 게임으로 귀착되겠지만 결국 누군가가 현장 시공을 담당해야 할 것이다. 하지만 이 블로그 글을 읽는 분들 중에는 이해하시는 분들이 많으리라 생각하는데 건축 토목 시공처럼 300V 500V 수백AH 용량의 ESS 현장설치시공 업무에 나설 수 있는 전문인력은 양성이 되지 않았으므로 거의 없으리라 보며 있다고 해도 싼 임금에 목숨걸고 일할 사람은 없을 것이다.
EV ART의 관점은 ESS 현장 설치 시공 작업을 몇가지 기술혁신을 통해 일반 평범한 현장 설치 작업 수준으로 귀착시키고자 함에 있다. 비록 메이저들간의 각축으로 국내 시장이 분점 되드라도 하청 기업이 없는 즉 협력 업체 양성이 되지 않는 분야에서는 메이저 기업들이라도 설자리는 점점 줄어들 것이며 결국 기술혁신이 가능한 조직들만이 이 물량을 처리하게 될 것이며 향 후 이 분야의 전망이 대단히 긍정적으로 판단된다.
현재 EV ART의 활동 근거가 비록 학교지만 이 분야의 전문 인력을 굳이 양성할 필요는 느끼지 않는데 그 이유는 분야 자체가 첨단이라기 보다는 융합기술을 요하는 분야로서 인력 양성이 쉽지 않고 연구비가 많이 드는 분야이다. 실제로 수요가 발생할 경우에도 대기업이라 할지라도 마땅한 하청 업체가 없을 것이므로 직접 인력 수급문제부터 풀어 나가야 할 것으로 판단된다.