한번에 1,600km를 달리는 알루미늄 전기 자동차

일반적으로 알려진 양산형 전기자동차의 1회 충전시 평균 주행 거리는 150km 내외로 내연 기관 엔진을 장착한 차량보다 한번에 갈 수 있는 거리가 짧은 것이 현실이다. 하지만 공기와 물과 알루미늄으로 만들어진 배터리를 장착한 전기자동차는 '무충전' 배터리 교환 방식으로 1회 교환시 1,600km나 갈 수 있다고 한다.

미국 Alcoa(알코아)와 이스라엘 Phinergy(핀너지)사는 알루미늄 공기 전지(Al-Air battery)를 탑재하고 실제 주행이 가능한 전기 자동차를 캐나다 몬트리올에 있는 서킷에서 최초로 공개했다. 양사가 공동으로 개발한 알루미늄 공기 전지는 주행거리가 긴 것이 특징으로 약 1,600km에 달한다. 1,600km라면 현재 가솔린이나 디젤 차량의 2~3배에 달하며 양산형 전기자동차와 비교하면 10배나 되는 거리를 충전없이 갈 수 있는 것이다. 두 회사는 알루미늄 공기 전지를 채용한 전기 자동차는 1회 교체시 갈 수 있는 거리와 가격 수명 주기등의 비용이 가솔린 차량에 준하는 것이 가능하다고 주장한다.

알루미늄 공기 배터리란?

알루미늄 공기 전지는 모든 전지중 가장 에너지 밀도가 높은 방식의 전지중 하나로 실용화 된 아연 공기 전지를 크게 웃도는 높은 체적 에너지 밀도를 갖춘 전지이다. 또한 자원도 풍부하고 비용도 저렴하며 친환경성도 우수하기 때문에 조속한 실용화를 기대하고 있다. 하지만 현재는 몇 가지 문제로 군용으로만 한정하여 사용되고 있는 것이 현실인데 실제로 알루미늄 전지를 탑재한 전기 자동차는 납 축전지에 비해 동일한 무게에서 10`15배의 주행 가능 거리를 가질 수 있는 특징이 있다. 알루미늄 전지는 일차전지, 즉 충전이 불가능한 형식이며 음극 물질인 알루미늄이 물과 반응하여 양극화 되며 수산화 알루미늄으로 변화될 때 전기를 발생하는 원리인데, 이 배터리가 더이상 전기를 발생시키지 못하게 되는 경우에는 알루미늄을 보충과 수산화 알루미늄 재활용의 형태로 사용할 수 있게 된다. 사용자의 입장에서는 충전이 아닌 교체의 방식으로 유지를 하면 되는 형태다.

이번에 선보인 차량은 알루미늄 1kg당 최대 8kWh의 전력량을 얻을 수 있다고 한다. 리튬 이온 전지와의 차이점은 충전이 아닌 카트리지 교체 방식이 된다고 하는데, 알코아에 따르면 수력 발전등 저렴한 전력을 사용하여 알루미늄을 제조, 패널 가공등을 하며 전지의 사용이 완료되면 알루미늄을 회수하여 알루미늄의 원료로 재활용 하는 시스템을 갖춘다고 한다.

이 전지는 사실 전기 자동차 이외에 병원이나 데이터 센터등의 비상용 배터리로도 사용이 가능하다고 한다.

이번에 공개한 전기 자동차에 탑재한 전지 모듈의 크기와 무게는 공개되지 않았지만 모듈의 예상 무게는 약 50kg이 될 것으로 추정된다. 약 20cm의 알루미늄을 주성분으로 한 패널을 50개 탑재하고 있으며 모듈 전체의 길이는 약 100cm가 되는데 알코아에 의하면 패널 1장당 주행 가능 거리는 약 32km로 패널마다 교체하는 형태로도 가능하다고 한다.

알루미늄 공기 전지는 구조가 무척 단순한 편이라 생산 단가가 높지 않을 것으로 추정된다. 하지만 설비에 많은 비용을 요구하므로 경쟁력있는 비용으로 공급하기 위해서는 대형 제조사들의 채택을 통해 규모의 경제를 실현해야 현실적인 비용으로 공급이 가능할 것으로 보인다.

실제로 자동차 업계는 가솔린 차량과 경쟁할 수 있는 성능의 다양한 형태의 자동차를 연구, 개발하고 있으며, 이 시스템의 개발사인 핀너지는 알루미늄 공기 전지차처럼 단순한 구조에 안정성과 효율성등이 검증 된다면 휘발유 자동차와 운형거리 및 가격 그리고 라이프 사이클 면에서 대등하거나 혹은 그 이상이 될 것이라고 주장하고 있다.