인산철과 리튬이온 배터리, 무엇이 좋을까?

[오토트리뷴=기노현 수습기자] 캠핑카에서 배터리는 매우 중요한 역할을 한다. 배터리 용량이 넉넉하고, 효율성이 좋아야 장시간 동안 냉장고나 TV 등 다양한 가전제품을 사용할 수 있어서다. 그렇기 때문에 캠핑카 시장에서는 딥 사이클 배터리보다 효율성이 좋은 인산철 배터리가 고가에 판매되고 있다. 하지만 최근 한 업체가 리튬이온 배터리를 탑재하면서 효율성에 대한 논란에 불이 붙었다.

사실 이건 논란거리도 못된다. 인산철 자체가 리튬이온 배터리의 한 종류이기 때문이며, 논란이 된 것은 아직까지 캠핑카 업계에 배터리와 관련된 정확한 정보가 없어서 발생한 해프닝이다. 이런 해프닝은 배터리에 대한 간단한 개념 정리만 하더라도 쉽게 이해가 가능하다.

(▲사진출처 : 세방전지 공식 블로그)

리드 스토리지 배터리(납축전지)

캠핑카 업계에서 흔히 일컫는 딥 사이클 배터리는 리드 스토리지 배터리(이하 납축전지)의 한 종류이며, 납축전지는 순간적으로 고출력을 낼 수 있는 자동차용과 꾸준한 방전이 가능한 산업용으로 구분된다.

자동차용 납축전지는 엔진 시동을 위해 순간적으로 고출력을 낼 수 있지만, 완전히 방전된 후에는 배터리 성능이 급격히 떨어진다. 그래서 캠핑카에서 사용하는 납축전지는 자동차의 납축전지와 비슷한듯 하면서도 완전히 다른 특성을 가지고 있다.

(▲사진출처 : Delkor 공식 홈페이지)

캠핑카에서는 산업용 납축전지를 사용한다. 자동차용과 비교해서 딥 사이클(Deep cycle)이 적용되었다는 게 큰 차이점이며, 그래서 딥 사이클 배터리라고 불리기도 한다. 딥 사이클 배터리는 일정한 출력으로 오랜 시간 지속 방전할 수 있으며, 약 70% 이상 연속 방전하는 용도로 사용된다. 경제적인 가격으로 시장에서 인기지만, 무게가 무겁고, 인체에 해로운 납과 황산을 사용한다는 한계가 있다.

리튬이온 배터리

납축전지는 세부적인 종류가 아주 단순했지만, 리튬이온 배터리는 세부적으로도 종류가 다양하게 나뉜다. 리튬이온은 양극재 종류에 따라 통상 5가지로 나눠지는데, 니켈 코발트 망간(NCM), 니켈 코발트 알루미늄(NCA), 니켈 코발트 산화물(LCO), 니켈 망간 산화물(LMO) 등이 있다. 특히 흔히 인산철이라고 일컫는 리튬 인산철(LFP)도 리튬이온 배터리의 대표적인 한 종류다.

(▲사진출처 : 삼성SDI 공식 블로그)

리튬이온 배터리 상업화 초기에는 니켈 코발트 산화물(LCO)가 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해 가장 대중화되었지만, 희귀 금속인 코발트 적용 비율이 비싸서 가격이 비싼 게 흠이었다. 그래서 요즘은 코발트 비율이 낮은 니켈 코발트 망간(NCM)을 가장 많이 사용하고, 원동형 소형 전지에는 니켈 코발트 알루미늄(NCA)가 사용되고 있다. 보통 리튬이온 배터리라고 하면, 니켈 코발트 망간(NCM)과 니켈 코발트 알루미늄(NCA) 둘 중 하나라고 보면 쉽겠다.

(▲사진출처 : Bioenno Power 공식 홈페이지)

캠핑카 업계에서 사랑받는 리튬 인산철(LFP)는 양극재에 코발트를 전혀 사용하지 않고, 가격이 저렴한 철(Fe)을 사용한다. 덕분에 코발트를 사용한 배터리들 보다 가격이 낮다. 그러나 에너지 밀도가 낮아 같은 용량 배터리를 제작한다면 코발트를 양극재로 사용한 배터리들보다 무게가 무겁고, 부피도 커진다. 이런 이유로 중국에서 제작하는 일부 저가 전기차에만 적용되고, 흔히 사용되는 배터리는 아니다.

(▲참고이미지 : 하이엔드캠핑카, 본 기사와는 무관합니다.)

이렇게 리튬 인산철은 캠핑카 업계에서 상당히 고급 배터리로 인식되고 있지만, 리튬이온 배터리 중에서는 가격이 저렴하고, 효율성도 떨어지는 편에 속한다. 그래도 리튬 인산철이 딥 사이클 배터리보다 효율성이 좋고, 가격도 비싸서 일부 업체들이 리튬 인산철을 굉장히 고급 배터리로 포장하고 있다. 심지어 전기차에 사용되는 니켈 코발트 망간(NCM)이나 니켈 코발트 알루미늄(NCA)보다 우수한 것처럼 알리고 있으나, 사실 이는 일부 업체들의 상술과 함께 배터리에 대한 기본 개념조차 정립되지 않아 발생한 문제였다.