신상길 에너지신문 논설위원.
신상길 에너지신문 논설위원.

[에너지신문] 배터리차와 연료전지차는 차이점이 있다. 동력원인 전기를 자가생산하는 경우를 연료전지차라 하고, 반대 경우를 배터리차라 한다. 즉, 전기를 배터리에 저장했다가 필요시 사용하는 차량을 배터리전기차라 한다. 배터리차는 타 차량처럼 동력기관이 없고 동력을 저장한 배터리, 특히 저장용량과 축송출이 신속한 리듐전지(2차 전지)가 탑재돼 있다.

전기차는 단순히 현재 자동차구조에 내연기관(OTTO-, DIESEL, WANKLE Motor)대신에 2차전지형 배터리로 동력원을 교체한 배터리 주행형 리무진 또는 내부 디자인이 우수한 콘테이너형 SUV로 생각하면 될 것이다.

미주대륙의 차세대 이동수단은 우리처럼 중소형 수소연료전지 차량이 아닐 것이다. 대다수 차량은 중대형 전기차가 될 것으로 예상한다.

그 이유는 인구밀도가 높은 유럽, 일본, 한국에서 가능한 수송정책은 수소 생산보다는 액화, 액체형 수소 수송저장이 유리하기 때문이다. 미국, 북남미 호주 및 중동지역에서는 수소 수송저장을 위한 비용문제로 인구 고밀도지역 국가에 비해 각종 수소차 보급이 약 10~15년 정도 늦게 보급될 것으로 전망된다.

이는 이번 한미정상회담에서 나타난 결과와 일치하는 것 같다. 미국의 기후변화 개선의 핵심 수송정책을 전기차(1회 충진 1000Km, 우리차보다 1,5~2배 무거운 픽업과 학생 통학버스) 보급을 위한 배터리사업에서의 협력을 요구하고 있기 때문이다.

한미 양국기업은 이번 협상을 근거로 시스템 반도체, 전력 반도체 그리고 2차전지 배터리의 효율, 모양, 교체시 편리성 등을 고려한 보다 개선된 2차전지를 개발, 보급해야 하는 책임을 부과받았다. 여하튼 우리나라와 경쟁관계에 있는 주변국 보다는 효율이 높고, 무게는 가볍고, 사용 후 배터리의 충전보다는 배터리 세트교체가 용이하며, 가격이 저렴한 배터리를 대량 생산할수 있는 과제를 해결해야 한다.

주어진 과제를 한미합동으로 해결하고 기술적으로 성공하면 한미기업은 세계적 전기화학 배터리분야의 선진 기업집단이 될 것이다. 이것이 곧 국력이고 개인기업 구성원의 능력이다.

전기차배터리에서 더 발전하면 반조각의 전기차 로봇으로 발전할 수 있는 계기가 마련된다. 완성된 전기차 로봇은 전기차구조에 더해 차량의 힘 즉 마력을 얻기위해 연료전지를 내장해 차량의 마력을 획기적으로 증가시켜야 할 것이다.

차량의 마력까지 증가시켜 1000Km를 내연기관 차량처럼 신속히 이동할 수 있으면 전기차 로봇의 다음단계는 이동하는 자율로봇과 같은 차량 즉 전기차 로봇화이다.

전기차 로봇화는 5G 또는 6G로 해결되는 단순한 공정이 아니며, 각종 반도체와 전기제어, 이에 연결된 기계식 수치제어 그리고 +통신 O&M 전달기술 및 제어 등이 많은 센서의 도움으로 연결 융합되었을 경우 가능한 이동 모빌리티다.

전기 로봇차에 탑제될 배터리 역시 리튬 대신 주기율표 1족 금속인 Li에 더해 Na, Rb과 2족 금속 Mg, Be 등이 가능한 금속 중 가격이 저렴하고 구매가 용이한 금속으로 전환을 희망할 것이다. 최근 보도에 의하면 중국에서 Na 2차전지의 출시를 언급하고있다. 모든것은 상용화 후 소비자가 결정하게 될 것이다.

이같은 가능성이 존재하며 타금속 적용 역시 희망은 있다. 이는 각 기업의 배터리연구소 연구원의 연구능력과 적극적인 연구의 필요성 인식에 달려있다고 본인은 생각한다.

배터리의 구조와 화합물의 물성이 다른 주변 보조배터리 또는 유사 배터리물체의 결합으로 주배터리의 기능을 촉진 시키거나 또는 억제하는 기능을 가진 보조배터리를 개발할 필요가 있다. 차량의 속도를 급격히 상승 또는 하락시킬수 있는 배터리와 출력시스템이 있으면 전기차량의 가치는 올라갈 것으로 전망한다.

다음은 하이브리형 연료전지의 기능과 생산된 전력의 활용방안이다. 전력의 방출(-)과 충전(+)의 합이 영(0)에 가까이 있어야만 차량이 초기와 비슷한 속력으로 1000Km을 주행할 수 있다. 즉 속도유지용으로 연료전지가 탑재된다. 이는 장거리주행이 아닐 경우에는 배터리의 무게가 연비에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

최근 미국과 중국 그리고 우리나라 로봇산업을 비교 분석한 기사를 접한 적이 있다. 미국과 한국은 산업로봇 강국이며 중국은 서비스 로봇강국이라 했다.

그러면 우리는 산업 로봇강국에 더해 새로운 분야인 에너지 로봇분야에 우리의 역량과 노력을 집중할 필요가 있다. 에너지 로봇분야에서 획기적인 아이디어와 경험에 새로운 첨단기술을 더하면 인공지능형 O&M (운전 보수)분야 로봇과 안전,소방로봇, 가스충전로봇 등을 개발 보급할 수 있을 것이라고 기대해 본다.

또한 전기차와 수소연료전지차의 유틸리티 시스템을 관리 제어할수 있는 에너지관리 점검 로봇 역시 유망한 인공지능형 로봇분야이다. 장거리 차량이 목적지에서 배터리의 잉여전력을 전기충전소에 설치된 ESS에 판매하고, 수소충전시에 해당 금액을 환불받으면 상호간 도움이 되는 거래방법이 될 것이다. 이러한 서비스 행위를 로봇으로 진행하면 이것이 곧 로봇에 의한 서비스산업의 자동화일 것이다. 이러한 첨단 다기능 로봇이 상품화됐다는 정보는 아직 없다.

미래에는 산업분야, 서비스분야에 더해 유틸리티 또는 에너지분야 산업로봇 생산보급이 정책적으로 추진할 필요성이 있다. 이는 방산, 안전로봇이 될 수도 있다.

배터리차와 연료전지차의 개발 보급이후 다음세대에는 에너지로봇이 등장할 지 모른다. 배터리차와 연료전지차에 대한 전문인력 양성은 이제 필수적이다. 나아가 젊은 인력을 대상으로 에너지로봇에 대한 연구 개발이 추진될 수 있도록 여건을 조성하고 에너지 전문인력을 양성해 나가야 한다.

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