고놈의 LIFE STYLE

  전기 자동차의 핵심기술은 배터리라고 할 수 있습니다. 일반적인 중금속이나 희소한 금속물질 등을 다량으로 소비하는 이전 세대의 배터리들을 대량으로 차량에 탑재하여 사용하는 전기 차량들의 경우에는 환경영향평가인 라이프 사이클 어세스먼트(LCA)의 관점에서 바라보았을 때 문제점들이 지적될 수도 있겠지만 이는 급속한 기술의 발달, 새로운 기술의 개발 등에 의해 점차 해결되고 있습니다. 배터리의 전해질에 이용되는 원자번호 3번인 리튬의 육상 자원은 풍부하고, 해수 중에 풍부하게 존재하는 리튬을 추출하는 기술도 이미 있기 때문에 리튬은 저렴한 가격으로 공급이 가능합니다. 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 희소 원소는 정극 재료에 사용되어 온 코발트이며 현재 비용의 70% 정도 비율을 차지합니다. 하지만 코발트 외에도 니켈, 망간, 인산철 등을 사용한 정극재료도 개발되어 희소 원소를 전혀 사용하지 않는 리튬이온 이차전지도 채용되고 있습니다. 니켈의 경우 희소원소이긴 하지만 코발트보다는 저렴하고, 망간의 경우 베이스가 되는 금속은 아니지만 희소원소가 아니기 때문에 저렴한 편입니다. 인과 철의 경우는 흔한 금속이기 때문에 더욱 저렴하게 이용할 수 있습니다.

  전기 자동차 배터리의 정비나 수리 등으로 전력계통에 접촉하는 경우에는 감전사고의 위험이 있으며 전기를 저장하거나 방출하는 부품인 캐패시터를 이용한 전력원에서는 특히 주의가 요망됩니다. 축전지로부터의 누전은 곧바로 알기 힘들기 때문에 정비사에게는 안전 작업에 대한 교육과 더불어 현장에서도 경각심을 일깨워 줄 필요가 있습니다. 일본의 경우 기존에는 저압 전기 취급자의 특별교육을 수료하는 것이 요구되었지만, 2019년 10월 이후부터는 전기 자동차와 하이브리드 차의 정비에 전기 자동차 등의 정비업무에 관련된 특별교육 또한 추가로 요구되고 있습니다. 전기 차동차의 경우 기존 내연기관 자동차와는 구동계의 정비가 완전히 달라지고 전기를 바탕으로 움직이기 때문에 특별한 자격이 요구되고 기술이 발달함에 따라 이러한 자격이나 교육이 점차 세분화되어야 할 필요가 있습니다.

  리튬

  리튬은 경략,대축전량의 이온 이차전지에 사용되고 있습니다. 일본의 경우 일본의 경제산업서의 분류에서 리튬은 기본금속물질이 아니라 희귀 금속물질로 분류하고 있긴 하지만, 그렇다고 희소 원소는 아닙니다. 리튬의 육상 자원의 경우 모든 대륙에 존재하지만 그중 풍부한 매장량을 가진 광산이 뛰어난 경쟁력을 가지며 가격 컨트롤을 하기 때문에 그 밖의 광산들은 경쟁에 밀려 광산 조업을 하지 않는 방식으로 자원 채굴이 이루어집니다. 이것을 일반적으로는 편재라고 부릅니다. 리튬이온 이차 전지에 있어서 리튬의 사용량은 적어 수급이 원활하지 않을 가능성은 적습니다. 리튬의 경우 해수 중에는 무수히 녹아 존재하고 있으며 현재의 과학기술로도 이를 채취하는 것이 가능하지만 이 기술이 더욱 발전해야 할 부분이 있으며 이 기술의 효율이 이후 극대화 될 경우 육상에서 채취하는 리튬의 가격 또한 억제될 것입니다.

  코발트

  리튬 이온 이차전지에서 사용되는 금속 중 희귀 금속은 양극의 재료에 사용되는 코발트입니다. 2009년 당시 다 사용된 리튬이온 이차 전지에서 재활용으로 다시 꺼내서 사용하는 것은 코발트뿐이었고, 리튬의 경우 재사용 분리 기술이 경제성이 없고 때문에 전혀 재사용되지 않았습니다. 리튬이온 이차전지의 전체 가격 중 70% 정도의 비용이 바로 코발트 값이라고 합니다. 현재는 니켈이나 망간, 인산철 등의 정극 재료도 존재하고, 코발트를 사용하지 않는 리튬이온 이차 전지도 채택하여 사용하고 있습니다.

  희토류

  작고 가볍지만 고출력의 전동기인 네오디뮴 영구자석 동기 전동기를 만들기 위해서는 희소 원소인 네오디뮴이나 디스프로슘 등의 희토류가 사용되어 가격 상승 등의 영향을 받기 쉽습니다. 때문에 자석의 제조사는 재활용 기술의 확립에 주력하고 전동기 제조사는 희토류를 사용하지 않는 전동기의 개발에 주력하고 있습니다. 2008년에 일본의 히타치 기업은 디스프로슘을 사용하지 않는 모터의 개발에 성공 하였습니다.

  또한 고정자가 만드는 회전 자계에 의한 전기 전도체의 회전자에 유도 전류가 발생하여 미끄러짐에 대응하는 최전 토크가 발생하는 유도 전동기를 채용함으로써 희소 원소를 사용하지 않기도 합니다. 유도 전동기의 경우 고속 회전과 저부하의 효율이 좋기 때문에 제어를 고도화한다면, 종합 효율은 네오디뮴 영구자석 동기 전동기에 뒤떨어지지 않습니다. 뿐만 아니라 유도 전동기는 복수의 모터를 설치해도 단일 컨트롤러로 제어할 수 있는 이점이 있습니다. 실제로 미국 테슬라 사의 로드스터나 모델 S는 유도 전동기를 이용하고 있습니다. 특히 테슬라 전기자동차에서는 후륜사이에 유도 전동기와 컨트롤러를 설치하고, 그 위에 통상의 트렁크 룸이 있을 뿐만 아니라, 그 바로 뒤에는 서브 트렁크, 프런트 보닛 내에도 트렁크 룸이 있습니다. 네오디뮴 영구 자석동기 전동기는 설치 공간이 적은 하이브리드 자동차나 인휠모터에 필요한 것만으로 순전기 자동차에는 엔진이나 변속기가 없는 대신 공간이 있기 때문에 차재형 유도 전동기로 충분합니다.

  희토류 자석이 불필요한 전동기로 스위치 트릴랙턴스 모터가 있습니다. 일반적인 영구자석식 전동기는 전자석의 흡인력과 반발력을 모두 사용하여 회전하는 반면, 스위치 트릴랙턴스 모터의 경우 스테핑모터와 같이 회전자의 흡인력만으로 회전이 가능합니다. 

  영구 자석 동기 전동기와 스위치 트릴랙턴스 모터의 하이브리드 전동기도 널리 이용되고 있기 때문에 영구 자석의 사용량을 줄이는 효과를 볼 수 있습니다.