'2차 전지'가 무엇인가? '1차 전지'라는 것도 있나?

[南原尹氏]

조선일보 7일자 1면 기사에서 삼성의 '2차 전지' 사업이 세종시에 입주할 것이라고 했는데, 2차 전지는 무엇인가요. 1차 전지와 2차 전지의 차이와 용어의 유래에 대해서도 알고 싶습니다.

-경남 창원시 독자 이종현씨

A: 1차 전지는 1회용 전지, 2차 전지는 충전해 반복 사용할 수 있는 전지

▲ 정진영 산업부 IT팀 기자

라디오, TV 리모컨, 휴대폰처럼 우리 곁에서 흔히 볼 수 있는 휴대형 기기를 작동하려면 전지(電池)를 넣어서 전기를 공급해줘야 합니다. 전지에는 1차 전지와 2차 전지가 있는데요. 1차 전지는 담고 있는 전기를 모두 소진하면 다시 쓸 수 없는 일회용 전지를 뜻하고, 2차 전지는 여러 번 충전(充電)해서 반복 사용할 수 있는 축전지(蓄電池)를 의미합니다.

'1차'와 '2차'라는 조금 어색한 명칭은 축전지가 처음 발명됐을 때 충전했던 방법에서 유래했습니다. 1859년 프랑스의 과학자 가스통 플랑테(Plante)는 납을 이용한 세계 최초의 축전지를 개발했습니다. 그런데 정작 축전지에 전기를 공급할 발전기가 개발되지 않았죠.

결국 플랑테는 일회용 전지를 연결해서 축전지에 전기를 저장했습니다. 처음으로 전기를 만들어 공급하는 일회용 전지를 1차 전지로 부르고, 전기를 공급받는 축전지는 2차 전지라고 부른 것이 지금까지 이어지고 있습니다.

2차 전지는 현재 휴대폰과 노트북PC, 디지털 카메라 등 대부분의 디지털 기기에서 사용되고 있습니다. 머지않아 일상화될 것으로 보이는 전기 자동차에 사용하는 전지도 2차 전지입니다.

▲ 삼성 SDI가 만든 2차 전지

대표적인 2차 전지에는 리튬 이온(Lithium-ion) 전지와 리튬 폴리머(Lithium-polymer) 전지가 있습니다. 리튬 이온 전지는 성능이 우수하고 여러 번 충전과 방전을 거듭해도 전지 용량이 줄어드는 현상이 없어 휴대폰과 같은 소형 제품의 2차 전지 시장에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 하지만 전기를 저장하는 전해질이 액체로 구성돼 외부의 충격에 약하고 자칫하면 폭발할 위험도 있습니다. 가끔 뉴스에 노트북PC나 휴대폰이 폭발했다는 소식이 전해지는데요. 대부분 리튬 이온 전지를 사용한 제품입니다.

이와 달리 최근 각광받는 리튬 폴리머 전지는 고체나 젤 상태의 전해질을 사용, 안정성이 높고 무게도 가볍습니다. 전지가 파손되어도 발화하거나 폭발할 위험이 거의 없습니다. 제조 공정이 간단해서 대량생산하기 쉽고 전기자동차에 쓸만한 대용량도 만들 수가 있습니다. 그래서 최근에는 노트북PC와 휴대폰에도 리튬 이온 전지 대신 많이 채택되고 있는 추세입니다. 국내에서는 삼성SDI와 LG화학 등이 2000년에 개발, 대표적인 수출 산업으로 키웠습니다.

2차 전지가 여러 번 충전해 사용할 수 있는 등 장점이 많지만, 1차 전지가 사라지는 것은 아닙니다. 건전지 하나로 1년을 사용할 수 있는 시계나 손전등처럼 간단한 제품에는 굳이 값비싼 2차 전지를 사용할 이유가 없습니다. 또 2차 전지는 전해질에 사용하는 재료나 금속의 독성이 더 강한 편이기 때문에 환경에도 나쁜 영향을 줄 수 있습니다. 그래서 2차 전지 제조 업체들은 친환경 제조 공법을 도입하기 위해 연구개발을 아끼지 않습니다.