[M오토데일리 박상우 기자] 탄소섬유가 전기차의 배터리를 대체할 수 있다는 연구결과가 나와 주목된다.

최근 스웨덴의 찰머스(Chalmers) 공과대학은 고강도 소재로 각광받고 있는 탄소섬유를 배터리 전극에도 활용이 가능하다고 하는 연구 내용을 발표했다.

전기자동차의 항속 거리를 늘리려면 대용량 배터리가 필요하지만 탑재할 수 있는 공간이 제한적이고 무게에도 문제가 된다.

그런데 찰머스 공과대학의 레이프 에스피(Leif Asp) 교수 연구팀은 탄소 섬유가 배터리 전극 역할을 할 수 있다는 것을 발견했다.

탄소섬유는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화시켜 만들어지는 섬유로, 견고한 육각 탄소고리가 연결된 실의 일종으로, 무게는 알루미늄보다 33%나 가벼운 반면, 강도는 강철보다 열배나 강해 초경량 소재로 각광을 받고 있다.

이 때문에 탄소섬유는 항공기나 우주선의 소재로 널리 사용되고 있으며 최근에는 무게는 줄이고 차체 강성은 높이기 위해 자동차에도 적용이 확대되고 있다.

연구진에 따르면 같은 방향의 구조로된 커다란 탄소섬유는 강성이 뛰어났으나 전기를 제대로 저장하지 못한 반면 작은 탄소 섬유는 전기를 저장하는데는 뛰어났지만 강성이 약했다.

연구진은 탄소섬유의 크기를 줄이고 배향을 수정해 새로운 탄소 섬유를 만들었다. 이 섬유는 튼튼하면서 전기를 잘 저장한 것으로 나타났다.

즉 탄소섬유의 크기나 구조를 최적화해 에너지 저장에 필요한 전기화학 특성과 강성의 균형을 잘 개선하면 탄소 섬유를 배터리 전극으로 활용할 수 있다는 것이다.

에스피 교수는 “탄소 섬유의 강성이 약간 저하되는 것은 자동차 등에서는 문제가 되지 않는다”며 “현재 사용되는 탄소섬유는 강성이 매우 높고 가격이 비싼 항공기용이 대부분이기 때문에 탄소 섬유 메이커는 소재의 용도를 확대할 가능성이 있다”고 밝혔다.

이어 “운동 에너지, 센서, 에너지 및 데이터 컨덕더(전기나 열을 전도하는 물체) 등의 목적으로 탄소섬유를 사용할 수 있다”며 “이 모든 기능이 자동차나 항공기 기체의 일부였다면 최대 50%까지 무게를 줄일 수 있다”고 덧붙였다.

EV 차체 프레임이 이 수정된 탄소 섬유로 사용되면 무거운 리튬 이온 배터리의 필요성을 없앨 수 있다. 이렇게 되면 차량의 전체 중량이 감소하고 주행가능거리가 증가할 수 있다.

그러나 탄소섬유의 가격을 대폭 낮추는 것이 관건일 것으로 보인다.