[ET단상]전기차 대중화의 핵심, 소재 솔루션

민승배 3M 아시아 연구소장

탄소중립이 중요한 현안으로 떠오름에 따라 자동차 산업은 친환경 및 전동화로 전환이 두드러지게 나타나고 있다. 특히, 기후위기 극복의 필요성이 더욱 부각되면서 전기차 대중화는 더 이상 선택이 아닌 필수 과제로 여겨지고 있다.

정부는 이에 대응하여 구매 보조금 및 충전요금 할인과 같은 다양한 제도를 도입해 전기차 보급을 촉진해왔다. 그러나 최근 충전 인프라의 부족, 보조금 축소, 안전 문제 등이 대두돼 전기차 수요가 일시적으로 둔화되고 있는 추세다.

여기에 화재 진압의 어려움으로 인해 전기차 안전성에 대한 우려의 목소리도 높아지고 있어 전기차 대중화 실현에 어려움이 예상되고 있다. 그러나 작년 8월 소방청 발표에 따르면 실제 전기차의 화재 발생 비율은 0.01%로 내연기관 차량의 0.02%보다 낮은 것으로 나타났다. 특히 차단 소재를 활용한 예방 조치를 통해 안전성을 강화할 수 있어, 내연기관차와 비교했을 때 안전성 측면에서도 전기차가 경쟁력을 갖출 수 있다는 점이 주목할 만하다.

또한, 차단 소재 외에 열관리 소재 역시 전기차에서 중요한 역할을 한다. 배터리 온도가 극도로 높아지거나 낮아질 경우 효율이 매우 떨어질 수 있으며 방전 문제가 발생할 수 있는데 열관리 소재를 활용할 경우 평상시 관리를 통해 배터리가 정상적인 성능을 발휘할 수 있도록 효율을 높여줄 수 있기 때문이다.

민승배 3M 아시아 연구소장

전기차 대중화는 지속가능한 사회로 나아가기 위한 필수 과제인만큼 궁극적으로 전기차 보급을 촉진시켜야 할 것이다. 전기차 대중화에 장애요인으로 작용하고 있는 우려를 완화하고 자동차 업계가 친환경, 전동화 시대로 나아가기 위해선 이러한 소재 솔루션을 적극 활용해야 한다.

차단 소재는 자동차에 문제 상황이 발생했을 때 그것을 지연시키거나 최대한 막을 수 있다. 예를 들어 배터리 셀이 뜨거워지면서 순차적으로 폭주 현상을 만들어내는 경우가 있다. 이때 운전자가 대피할 수 있는 시간 확보를 위해 배터리 한쪽의 온도가 뜨거워져도 열 차단 소재를 이용해 반대쪽이 충분히 시간을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

이처럼 차단 소재가 열폭주가 발생했을 때 그것을 완화시킬 수 있는 소재라면 열관리 소재는 배터리가 정상적인 성능을 발휘할 수 있도록 평상시에 효율을 높여주는 소재다. 배터리의 온도가 갑자기 너무 올라가거나 내려갈 경우 최근 일부 전기차에서 발생했던 것처럼 배터리 방전 문제로 이어질 수 있어 열관리는 배터리 성능의 핵심이다.

이에 열관리 소재를 통해 배터리가 너무 뜨거워지거나 차가워지지 않게 도움을 주는 것이 중요하다. 일반적으로 쿨링이 없는 배터리의 수명은 4년 정도이나 에어쿨링은 7년, 냉각수 쿨링은 최대 9년까지 배터리 수명을 늘릴 수 있다.

전기차 배터리의 충전 시간을 줄여 급속 충전을 하기 위해서도 열관리 소재 개발은 필수다. 이에 국내 배터리 생산기업들은 다양한 소재기업들과 소재 평가 투자를 아끼지 않으며 열관리 소재 개발에 힘쓰고 있다. 특히 한국 3M은 전세계 47개국 R&D 연구소 가운데 미국 다음으로 가장 많은 소재 평가 장비를 한국에 보유하고 있다. 이런 설비를 바탕으로 전기차 보급을 촉진하기 위한 소재 개발과 평가를 2019년부터 시작했으며, 올해는 적극적인 R&D 투자를 통해 열관리 및 차단 등 모든 배터리 소재 개발 평가로 확장하고 있다.

민승배 3M 아시아 연구소장

기후위기를 극복하고 지속가능한 사회로 나아가기 위해 전기차 대중화는 필수 과제로 인식되고 있지만 여러 우려의 목소리로 주춤하고 있는 상황이다. 이러한 문제점들을 해소하고 전기차 대중화의 장애요인 해결을 위해 소재 기술이 주요한 역할을 한다.

결국 소재 기술의 적극적인 개발과 활용이 전기차 대중화의 핵심 열쇠이다. 소재 솔루션을 통해 지속가능한 모빌리티 시스템을 구축하고 향후 전기차 시장을 더욱 안전하고 효율적으로 만들어 나가기 위한 노력을 아끼지 않아야 한다.

민승배 3M 아시아 연구소장 sbmin@mmm.com

[Copyright © 전자신문. 무단전재-재배포금지]