2011 국제전지 산업전 살펴보기

2011 국제전지 산업전이 6월 22일 부터 3일간 삼성 코엑스에서 있었습니다. 참관을 해서 여러가지를 보고 배웠습니다. 전지산업과 관련된 여러 제품들과 기술들에 대해서 살펴볼 수 있었는데요. 작은 소형전지에서 대형 축전지까지 그리고 전지를 사용하는 전기자동차 그리고 충전을 해주는 모듈, 그리고 그 충전지를 테스트할 수 있는 방충전 테스터기와 여러 고급 테스터기들 , 지금 가지고 있는 스마트폰에 사용되는 충전지와 연관된 사업들 여러가지를 살펴볼 수 있었습니다. 짧은 시간에 많이 둘러보다보니 아무래도 놓친 이야기도 있지만 제가 들었던 이야기의 순서대로 이야기를 이어가볼까 합니다.

2011 국제 전지 사업전 입구 앞입니다. 이날 비가와서인지 생각보다는 아주 많이 붐비지는 않았습니다.

프로그램 일정과 시간표가 나오네요. 배터리와 관련된 여러 사업들에 대한 기술과 동태를 살펴 볼 수 있었습니다.

처음 들어가기전에 배터리에 관련된 내용부터 보게될줄 알았습니다만 테스터기와 공구들이 먼저 보였습니다. 배터리라는것이 사실 여러가지 종류가 있고 배터리의 제작과정에 필요한 기술들 그리고 제조할 때 들어가는 재료에 대한 부분, 배터리를 조립할때  필요한 부품들의 제조 및 기술, 배터리의 성능을 검증 하는 부분등 다양한 부분으로 나뉘기 때문에 실제로 이곳에 와서 보게 된것은 정말 다양했습니다.

안쪽으로 들어가니 전지의 사용을 실용화한 전기자동차들이 보이네요. 전기자동차의 장점이라면 전기만 사용하기에 환경파괴가 적고 진동과 소음이 없다는 장점이 있죠. 다만 아직 화석연료를 사용하는 자동차에 비해서는 물론 출력부분과 실제 적용시에 충전등의 문제로 아직은 시장이 작은것도 사실입니다. 다만 여러자동차 회사에서 앞으로는 반드시 넘어서야할 벽이기 때문에 지금은 모두 동참하고 있어서 가까운 미래에는 정말 전기자동차가 많이 쓰이게 될 것 같습니다.

차량의 앞 부분인데 좀 독특하죠. 보여야할 커다란 엔진 부분대신에 다른게 위치하고 있습니다. 안쪽을 자세히 볼 수 는 없었지만 모터부분은 아마 독립된 모터부가 있을테고 차량 뒤쪽에는 배터리가 있고 앞 부분에서는 충전이 가능한 형태로 되어있는듯했습니다.

하이브리드 차량에 대한 설명도 있네요. 하이브리드 차량은 가솔린엔진과 배터리 엔진을 동시에 장착한 차량으로 완전한 전기자동차와 가솔린자동차의 중간의 위치에 있는 차량입니다. 완전한 전기자동차의 아직까지의 불편한점을 해소할 수 있는 과도기적인 차량이죠. 전기자동차로 당장에 바로의 사용은 무리가 있는데 이 시장을 점유하고 있는 차량입니다. 연료 효율이 높고 유해가스를 줄일 수 있는 장점이 있죠.

하이브리드 차량의 엔진부 입니다. 좀 뭔가 다르군요. 일반 차량과 비슷한데 평평한 길과 가솔린 엔진이 필요하지 않은곳에서는 배터리로 동작할 수 있다는게 차이점이겠네요.

조금 큰 지프차도 있군요. 크기가 크더라도 전기자동차의 효용성은 있습니다. 전기자동차에 가장 큰 문제점이 큰 출력을 위해서는 큰 모터도 필요하지만 그걸 돌릴만한 배터리가 더 많아야한다는 점인데 그럴려면 차량이 크면 더 넣을 공간이 많이 생기게 되겠더군요.

전기자동차의 바퀴의 모터부 부분인데 큰 타이어도 돌릴 수 있도록 되어 있네요. 시연하는걸 보여주었는데 정말 무거운 타이어가 계속 돌고 있었습니다.

옆에 붙어있던 내용으로 생각해보면 큰 버스등에도 시연이 가능한듯하네요. 물론 이미 버스등에 전기자동차를 시연하고 사용하는곳이 있습니다. 규칙적이게 움직이는 버스이고 지정된곳에서 충전이 가능하기 때문에 사실 가장 먼저 적용할 수 있는 차량일지도 모르겠네요.

컴퓨터 부품으로도 많이 보았던 루비콘 콘덴서가 보이네요. 콘덴서는 전력을 빨리 흡수해서 그대로 받아서 저장해둘 수 있는 장점이 있습니다. 물론 오랫동안 계속 가지고 있을 수 는 없지만 한번에 다 받을 수 있다는 장점이 있죠. 이곳에 와서 본것은 축전지 ,밀폐 축전지, 리튬이온 배터리, 납축전지, 콘덴서 등이었는데 모두들 각각 쓰임세는 있습니다. 특성이 모두 다르기 때문이죠.

대용량 콘덴서 입니다. 대용량 콘덴서에 대한 쓰임은 여러곳에 쓰일 수 있습니다. 태양열 전지판으로 받은 전지를 한번에 모아두는 역할로 실제 리튬이온 배터리에 모으기 전의 완충작용으로도 쓰일 수 있고 각 회로의 부품으로 쓰일 수 도 있습니다.

전기자동차는 전지 및 모터 , 회로 , 제어기술 등 여러 기술들의 복합체일것입니다. 여기에 들어가는 백라이트에 대한 시연 같네요. 여러개의 LED 전등을 제어하는 기술 입니다.

전기자동차를 충전하는 충전입구에 충전기를 꽂아서 충전하고 있는 모습입니다. 이 충전기의 기술도 상당히 중요 하더군요. 재료 및 모양등 다양한 내용을 계속 볼 수 있었습니다. 충전기 입구를 분해해두고 재료에 대해서 설명한 부분에 대한걸 이곳을 둘러보면서 여러곳에서 볼 수 있었습니다. 사실 전기자동차가 실제로 많이 쓰이게 되면 정말 많이 설치되어야할것이 충전기일겁니다.

이것이 EV 충전소 입니다. 뭔가 다르다면 케이블에 흐르는게 오일이 아니라 전기라는 점이겠죠. 전기자동차는 전기를 더 적게 넣어주고 그런건 없겠죠? 전기가 엄청나게 싸질 먼 미래에는 정말 누구나 저렴하게 충전을 하고 사용을 할 수 있으리라고 생각합니다.

좀 유심히 봤던 기기 입니다. 배터리 시뮬레이터인데 배터리의 성능을 체크하는 기기입니다. 물론 실제크기는 훨씬 크지만 시연을 위해서 축소한 모델을 볼 수 있었습니다. 배터리의 제작 및 성능 벤치를 위해서 입력 출력을 제어해서 출력의 정도를 알아보고 그래프로도 살펴 볼 수 있었습니다. 배터리를 사용하는 곳에 실제로 사용이 되고 있다고 하네요.

그래프의 파형으로 전지의 특성을 살펴볼 수 있습니다. 프로그래밍이 가능해서 좀 더 여러가지 확인이 가능하다고 하네요.

테스터기를 컴퓨터에 연결해서 프로그램으로도 값을 확인할 수 있었습니다. 배터리를 확인하는게 뭐가 중요할까 싶지만 사실 상당히 중요한 부분이라고 합니다. 배터리가 그냥 단순해보이지만 제작 및 실제 재료가 쓰이고 조립을 하고 테스트하는 과정을 거쳐야만 사용이 가능하기 때문이죠.

설명서가 있어서 찍어 왔습니다. EV/HEV 용 배터리의 충방전을 여러조건으로 시뮬레이션 한다고 되어있네요. 배터리의 용량이 서로 다르고 한번에 연결하면 좀 더 엄청난 테스터기가 필요하게 되는데 이걸 모두 커버할 수 있다고 하네요.

배터리 시뮬레이터의 내부를 찍어본 모습입니다. 물론 실제 기기와는 차이가 있습니다.

실제 배터리 시뮬레이터의 사진 모습 입니다. 상당히 큰 크기입니다. 얼핏보면 4개의 렉을 모두 모아둔 크기네요. 렉을 병렬로 모으면 좀 더 큰 전력의 커버가 가능하다고 합니다.

물론 배터리 테스트 시스템이 한곳에만 있진 않더군요. 당연한 이야기겠지만요. 노바테스트의 EV Battery Test System 입니다. 사진크기는 작아보이지만 실제 크기는 상당히 큽니다. 이 큰걸 2개를 연결하면 실제 배터리셀을 다수 사용한 큰 자동차의 전체 테스트도 가능하다고 하네요.

이곳에서는 여러가지 테스터기도 전시해놓고 있었습니다. 테스터기에는 저도 관심이 많아서 몇가지 좀 만져보았습니다. 몇가지는 모형이어서 좀 아쉬웠지만 궁금했던점을 많이 알 수 있었습니다.

여러 프로그래밍이 가능한 테스터기 입니다. 물론 이걸 사용하는 곳은 연구소나 제조사 쪽일듯하네요. 높은 출력의 DC 전력을 만들어서 직접 테스트가 가능합니다.

파워모듈을 여러개 연결하여 사용할 수 있는 DC 시스템 전원 공급기 입니다. LCD 모니터의 테스터 등으로 쓰인다고 들었네요.

애질런트 핸드형 디지털 멀티미터 입니다. 전지와 관련된 행사였던 만큼 해당 전자 제품의 테스트를 하는 제품들도 많이 나와있었습니다. 10000 카운트 까지 측정이 되는 장치라서 저도 맘이 계쏙 가더군요.

애질런트 infiniiVision 2000 X시리즈 입니다. 일반적인 상황에서는 쓰이지 않고 연구소 등에서 쓰게 될듯하네요. 전지사업에도 참 여러가지 내용들이 포함되는구나 하고 느꼈었습니다.

여러가지 전기자동차도 볼 수 있었습니다. 모두 직접 만든 자동차들이었는데 그래서 모양이 서로 다 다르고 한정된 자원으로 속도를 더 내기 위해서 여러가지 기술들이 접목된듯 했습니다.

대학생때 많이 봤던것이긴 한데 이제는 전기자동차이네요. 이렇게 각 학교나 단체에서 만들었던 기술로 실제 사회원으로서 참여했을 때 멋진 자동차들을 만드는 밑거름이 되겠죠.

계속 이곳 저곳을 살펴보다가 핸드폰에 들어가는 전지를 만드는 방법에 대해서 설명한 자료를 볼 수 있었습니다. 배터리팩이라는게 사실 그냥 대충 만들어지는듯하지만 상당히 정밀하고 여러가지 단계를 거쳐서 만들어집니다.

왼쪽에는 0.3t 두께의 알루미늄 판입니다. 이것을 가운데 부분을 계속 쳐서 중앙에 있는 저런 그릇 모양으로 만든 뒤 그것을 계속 임을 줘서 눌러서 맨 오른쪽의 모양과 같이 만듭니다. 12단계의 프로세스를 거쳐서 만들어진다고 되어 있네요. 그냥 필름처럼 만든 판에 아래쪽에 둥근 판을 덧대어서 만들줄 알았는데 그게 아니라 이음새를 없애기 위해서 계속 눌러서 만든다는 것을 알았습니다.

소형전지 판은 크기가 다양하게 나뉩니다. 둥근모양의 것은 노트북등의 배터리 셀로 사용이 되고 , 작고 얇은 소형전지판은 핸드폰 등에 쓰입니다. 큰 크기의 전지판은 자동차등에 쓰이게 됩니다.

오른쪽에는 이렇게 둥글게 만든 전지판 형틀에 윗부분을 만들어서 닫아서 이 배터리 셀을 3개 또는 여러개를 이어서 노트북등에 사용하는걸 보여주고 있습니다. 배터리 셀도 각 셀마다 전력량이 다르기 때문에 이것을 미세하게 조절을 한다고 하네요. 각 셀 별로 특성이 다르게 되면 셀에서 셀로 전력이 흘러서 고장이 날 수 있다고 하더군요.

조금 다른곳으로 이동을 해서 납축전지를 볼 수 있었습니다. 각 전지마다는 특성이 조금씩 다르기 때문에 쓰임새가 다릅니다. 가격이라는 부분도 서로 연관성이 있죠.

소형전지는 참 많은곳에 사용이 됩니다. 우리가 쓰는 전자키나 MP3 그리고 블루투스 해드셋, 게임기 등에도 쓰이죠. 전지의 특성은 시간이 흐를 수록 좋아져서 크기는 점점 작아지고 사용시간은 더 길어졌습니다. 이에는 기기들이 적은 전력량으로도 더 오래 사용할 수 있는 효율이 높아진것에도 연관이 있죠.

PANAX ETEC 에서는 삼성 SDI 와도 연계해서 소형배터리셀의 내부에 들어가는 충전물을 공급한다고 하더군요. 여러곳의 이야기를 들어보면서 살펴본 봐 제 머리속에 그려진것은 배터리 셀의 형틀을 만드는곳이 있고 그 셀의 내부 청전물을 공급하는곳, 그리고 조립을 하고 기판을 붙여서 실제 사용이 가능하도록 만드는곳이 있었습니다. 서로 모두 분담을 해서 그렇게 연결이 되어 있더군요.

내부에 들어가는 충전물 용기함 입니다. 물론 열어볼 수 는 없었지만 이부분에 대해서 자부심은 대단해 보였습니다.

오버 충전이 되었을 때 배터리셀의 상태에 대해서 설명한 사진 입니다. 보통 같다면 형태가 찌그러지고 모양이 변하는데 여기에서의 설명은 크기는 커지지만 파괴되지는 않는다는걸 설명한듯하네요. 배터리의 각 부분별로 나뉘어지고 각 파트별로 가지고 있는 고급기술들이 접목되어서 하나의 전지가 만들어지는구나 하고 느끼게 되었습니다.

또 다시 전기자동차를 발견했네요. 앞부분에는 빼곡히 엔진과 여러 장치들이 있어야하지만 조금은 비어 보이는 모습이네요. 크기도 작습니다.

용인송담대학교의 자동차기계과의 작품이군요.

차량의 뒤쪽에는 배터리팩이 6개가 실려 있었습니다.

대부분의 전기자동차는 대부분 배터리셀 때문에 뒤쪽 또는 아래쪽에 공간을 많이 할애하게 되어있더군요. 출력을 높이려면 많은 배터리셀이 필요하게 되고 그러면 부피와 무게가 많이 차지하게 되니 이부분은 숙제인듯하네요.

전기자동차만 있는건 아니었습니다. 전기 자전거도 있네요. 이미 많이 쓰이고 있지요. 오르막길 등에서 힘을 들이지 않고 올라갈 수 있습니다.

전기 오토바이도 보이는군요. 모양이 생각보다 이쁘네요. 소음도 많이 줄어들테니 더 좋을듯 합니다.

우체국 차량도 전기자동차가 있네요. 처음에는 전기자동차가 아무래도 계속적인 사용을 보장 받을 수 있는곳에서 먼저 시행이 될것입니다. 지하철과 비슷하지요. 일정한 시간에 일정한 공급을 받고 사용될 수 있는 버스나 , 관공서등에 먼저 사용이 될것입니다. 그리고 시간이 흐르면 점점 더 많은곳에서 사용할 수 있게 되겠죠.

저도 테스터기를 하나가지고 있는 히오키네요. 전기 제품의 정확한 측정값을 가져올 수 있는 테스터기들이 전시되어 있었습니다.

조금 저렴한 클램프메타도 보이네요.

안쪽으로 들어가니 전력분석계를 볼 수 있었습니다. 여러가지 시뮬레이션이 가능하고 좀 더 큰 화면으로 정확한 값을 가져올 수 있습니다.

태양광 전지판이 보이는군요. 태양광전지판은 작게는 계산기에는 낮에는 충전을 하고 밤에는 밝히는 가로등에도 쓰이고 크게는 주택과 건물등에도 쓰입니다. 자연으로 부터 얻을 수 있는 자원에는 여러가지것이 있죠. 태양광 태양열 풍력 등입니다. 물론 효율이 떨어지긴 하지만 이것을 극복하는 기술들이 많이 나와있죠. 태양광을 집광시켜서 발전을 하기도 하고, 태양열 경우에는 진공관에 공기를 없애서 열이 더 빨리 올라가도록 할 수 도 있습니다. 히트파이프등을 사용하는 기술도 있죠. 풍력 경우에도 바람이 쌘곳에 사용하기도 하지만 밀물과 썰물이 교차하는곳에 터널을 만들어서 파도가 밀면서 공기를 끌어올리고 다시 끌고갈때 플로펠러를 계속 한방향으로 돌려서 전기를 생산하는 방법도 있습니다. 이런 여러가지 기술이 계속 발전하고 사용이 되면 언젠가는 지금 화석 에너지를 반이상은 자리를 뺏을지도 모릅니다.

모양이 이뻐서 찍었던 사진인데 이것도 캐패시터라고 하네요. 각 회로의 중간 부분에 연결이 되어서 크기가 작으면서도 여러가지 전압의 전력을 모아두는 역할을 하게 됩니다.

조금 급하게 살펴보다가 뭔가 재밌어 보여서 살펴본 것중 하나인데 자력회전장치 모터 입니다. 일반 모터와는 다르게 더 적은 전력량으로도 더 강하게 모터를 돌릴 수 있다고 하네요. 이 모터의 사용 가능성은 다양하다고 합니다. 오토바이나 전기자동차의 모터에 사용될 수 있고 자가발전기에도 사용이 가능하죠.

아주 큰 용량의 캐패시터 입니다. 컴퓨터를 사용하면서 어느정도 큰 캐패시터를 보긴 했지만 이렇게 용량이 큰 캐패시터는 처음 보네요. 여기에서 들은 설명으로도 캐패시터는 상당히 큰 용량이라고 하더군요.

리튬 이온 전지 입니다. 캐패시터와 리튬이온전지가 함께 쓰인 이유는 전지의 특성이 좀 다르기 때문입니다.

자가발전기의 모습인데 구성도를 간략히 설명해보자면 태양광 발전 등을 통해서 DC 배터리에 즉 리튬 이온 배터리 등에 충전을 합니다. 이것을 자력회선 모터를 통해서 발전을 합니다. 발전을 통해서 생긴 A.C 전력을 가정에서 사용을 하는것이죠. 태양광충전은 다르게 피크전력이라고 말을 합니다. 태양광충전이 많이 되는 시간대가 정해져 있는것이죠. 리튬이온 배터리 경우에는 전력을 충전하는데 시간이 걸립니다. 실제로 스마트폰이나 배터리등을 충전해보면 시간이 많이 걸리는걸 알 수 있죠. 이렇게 오래걸리는 시간을 해소하기 위해서 캐패시터가 쓰입니다. 캐패시터는 태양광발전을 통해서 생산된 전력을 한번에 빠르게 흡수할 수 있습니다. 이렇게 한번에 받은 전력량을 천천히 다시 리튬이온 배터리에 충전을 하게 되는것이죠. DC 전력을 다시 A.C 전력으로 바꿔서 쓰는데 효율이 최대 99.1% 라고 하니 좀 놀랍긴 하네요.

그리고 좀 더 재미있는 이야기를 들었습니다. 높은 용량의 캐패시터를 이용하면 여러가지것이 가능하다는것을요. 지하철에서 전동차가 출발할때는 상당히 많은 전력을 쓰게 됩니다. 반대로 전동차가 역에 잠시 정차할때는 그 큰 전동차를 다시 세우기 위해서 전력을 써야만 하죠. 이때 세울 때 생기는 전력을 콘덴서에 모아두면 다시 출발할 때 쓸 수 있게 됩니다. 출발할때 전력량을 줄일 수 있겠죠.

전기자동차도 마찬가지일듯하네요. 전기자동차 상단에 아직은 태양광전지판이 효율이 낮긴 하지만 아주 높은 태양광전지판을 붙일 수 있다면 태양광전지판으로 생긴 전력을 콘덴서로 바로 모읍니다. 그 전력을 바로 사용하기도 하고 배터리에 모아두기도 합니다. 내리막길을 달리면서 생긴 전력을 다시 모아둘 수 도 있겠죠. 그러다가 평지에서는 다시 배터리의 전력을 씁니다. 이런식을 유동적으로 사용이 가능하게 된다면 정말 나중에는 충전을 많이 하지 않더라도 오래 달리는 자동차가 생길듯하네요. 에너지는 사실 효율의 싸움입니다.열 등으로 낭비되는 에너지를 줄일 수 있다면 좀 더 유용한 에너지원이 될테니까요.

이번시간에는 2011 국제전지 산업전에 대해서 제가 본 순서대로 정리를 하다보니 조금은 정신이 없었을지도 모릅니다. 다만 저도 참여해서 둘러보면서 많은걸 알게되었고 아직은 작은 전지시장이고 해결해야할 숙제도 많지만 점점 많이 쓰이게 될것이고 나중에는 없어서는 안될 장치라는걸 알게 되었습니다. 전지와 연계된 많은 사업에 대해서도 알게 되었구요. 앞으로 바뀌게 될 미래에 대해서 좀 더 생각해볼 수 있는 좋은 시간이었습니다.