스마트폰 배터리, 뭣이 중헌디?

Posted by 희씨
2016.09.26 13:51 EDITORIAL/과학 :: Science & Tech


마트폰 사용이 일상이 되면서, 배터리 용량도 상당한 구매 기준이 되고, 더불어 보조 배터리 시장의 성장을 따라 배터리의 중요성은 더욱 커지고 있습니다. 최근 들어 많은 기대를 모았던 삼성전자의 스마트폰 갤럭시 노트7이 불이 붙거나 폭발한 사건들의 원인 역시 탑재하고 있던 리튬 이온 배터리 문제라고 밝혀져 관심이 더 높아졌습니다. 시장조사기관 Atlas Research에 따르면, 갤럭시 노트7은 8월 넷째 주에만 22만 대를 판매하면서 인기를 끌고 있었습니다. 하지만, 화재와 폭발사고가 잇따르면서 결국 리콜을 하게 되었습니다. 미국 소비자제품안전위원회(CPSC)에 따르면, 15일까지 미국 내 신고된 갤럭시 노트7 과열 및 발화 관련 피해가 92건. 이 중 화상 피해는 26건, 자동차 화재 등 재산 피해 사례는 55건입니다. 과연 이 리튬 이온 배터리는 무엇이고, 이번 사태의 원인은 무엇인지, 그리고 삼성전자의 대응에 대한 의견까지 아래 칼럼에서 다뤄보도록 하겠습니다.

[1] 폭발한 스마트폰 배터리


리튬 이온 배터리의 장단점
이 리튬 이온 배터리는 다양한 장점이 있어서 스마트폰이나 노트북 등 휴대용 전자기기에 많이 쓰입니다. 우선, 리튬은 금속 중 가장 가볍기 때문에 이를 사용한 전지도 매우 가벼워지고, 에너지 밀도도 매우 크기 때문에 휴대용 기기에 적합합니다. 여기서 에너지 밀도가 높다는 것은 그 크기 및 무게에 비해 배터리 용량이 큰 편이라고 이해하면 되겠습니다.

또한, 사용하지 않아도 시간이 지남에 따라 에너지가 점차 방전되는 자연방전 현상이 거의 없고, 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전을 반복하면 최대 용량이 줄어드는 현상인 "메모리 효과(Memory Effect)" 역시 없기 때문에 기존의 배터리에 비하여 수명이 상대적으로 길어서 널리 사용되고 있습니다.
이 리튬 이온 배터리는 위와 같이 많은 장점이 있지만, 단점이 없는 것도 아닙니다. 리튬은 매장량이 많은 금속이 아니기 때문에 상대적으로 가격이 높은 편입니다. 그리고 높은 온도 및 압력에서 폭발할 위험이 있으며, 온도에 민감하여 온도가 높을수록 배터리 수명이 단축된다는 단점이 있습니다. 


[2]


리튬 이온 배터리의 구조
이 리튬이온 배터리는 양극인 (+)극과 음극인 (-)극 사이에 리튬 이온들이 이동하면서 전류를 흐르게끔 해줍니다.
즉, 배터리를 사용하게 되면, 방전 시에는 (-)극의 층을 이루고 있는 것처럼 보이는 리튬-탄소 구조에서 리튬이 분리되고 (+)극으로 리튬 이온들이 이동해서 달라붙습니다. 여기서 (-)극의 리튬 이온들이 (+)극으로 이동이 다 되면 배터리는 완전히 방전됩니다. 반대로, 충전 시에는 리튬 이온이 (+)극에서 (-)극의 구조물로 이동하여 달라붙게 됩니다.


핵심은 분리막
다시 한 번 위의 그림을 들여다보면, (-)극과 (+)극 사이에 '분리막'이라는 것이 있습니다. 즉, 분리막에 의해 (-)극과 (+)극이 분리되어있습니다. 이 (-)극과 (+)극이 서로 제대로 분리되어있지 않게 되면 급격한 반응으로 열이 나기 시작하고 온도가 급격히 올라가 발화나 폭발의 원인이 됩니다. (-)극과 (+)극이 직접 연결되게 되면 단번에 격렬하게 반응이 진행되어서 전류가 발생하면서 온도가 급격히 상승하기 때문입니다.
따라서, 리튬 이온 전지에 이 분리막은 필수적인데, 이 분리막에는 나노미터 이하 단위의 구멍들이 나 있어서 리튬이온들만이 이동할 수 있게 되어 있습니다. 그러므로 분리막이 두꺼울수록 리튬 이온의 이동에 어려운 것이 당연합니다. 그렇기 때문에 최대한 얇게 만드는 것이 좋지만, 얇게 만들수록 분리막의 내구성은 떨어지기 쉽습니다.
일반적으로 기업에서는 배터리의 크기 대비 용량과 충전속도, 그리고 조금 더 저렴하게 대체 가능한 배터리 구성 물질에 많은 투자를 하고 있습니다. 이른바 '가성비'를 높이기 위해서입니다. 하지만, 최근 실질적으로 문제는 전극과 분리막의 내구성에서 발생하는 경우가 많습니다.
삼성전자는 9월 2일 갤럭시 노트7 리콜을 발표할 때 "배터리 내 양극과 음극이 만났다.” 라고 인정하며 이 부분이 이번 문제의 원인임을 간접적으로 알렸습니다. 삼성전자에서 사용되는 리튬이온 배터리 중 70%는 삼성 SDI, 30%는 중국 ATL 제품입니다. ATL 배터리의 분리막은 삼성 SDI의 것보다 두껍다고 알려져 있습니다.삼성전자 역시 문제가 되는 것은 삼성 SDI 제품이라는 것을 밝혔습니다. 그 후 현재, 삼성전자는 ATL 제품을 탑재한 제품으로 자체적 리콜 조치를 하며 사태 해결을 위해 나섰습니다.


유사 사례와 삼성전자의 대응.

이번 스마트폰 폭발 사태는 소니의 배터리 리콜 사태와 도요타의 자동차 리콜 사태를 떠올리게 합니다. 최초로 리튬 이온 배터리 상용화에 성공했던 소니는 대규모 품질 결함 사태의 손실로 인해 사업을 철수했습니다. 2006년 8월 미국의 Dell사의 노트북 400만대 이상에 내장된 소니 리튬이온 배터리팩에서 이번 갤럭시 노트7과 유사한 과열 및 화재가 발생했기 때문입니다. 미국 소비자원은 소니에 리콜 조치를 내렸고, 그 규모는 약 960만대 리콜로 사상 최대 규모였습니다. 이 리콜 사태는 당시 리튬이온 배터리 제품을 선도하며 글로벌 업계 1위였던 소니가 시장에서 밀려나는 계기가 되었고, 급기야 소니는 리튬이온 전지 사업을 매각하고 아예 시장에서 철수하게 됩니다.
반면에, 분야는 다르지만, 도요타의 초기 리콜사태도 삼성전자의 상황과 유사했습니다. 지난 2010년 초, 업계 1위의 매출 기업 도요타는 공격적인 투자와 무리한 원가 절감을 하다가 가속페달 결함이라는 치명적인 결함이 있는 제품을 시장에 출시하였습니다. 이 결함에 대한 초기 대응이 좋지 못한 탓에 도덕적 비난과 함께 추정 손실만 2조 원이 넘는 엄청난 손실을 보았습니다. 그 후에 그 경험을 딛고 다시 업계 내 최대 매출 기업으로 돌아오기까지 과도한 원가절감을 줄이고 품질 저하를 일으킬 수 있는 공정을 재점검하고 제품 검사 공정을 늘려서 고객의 신뢰를 회복할 수 있었습니다. 
삼성전자 입장에서도 이 점을 참고할 필요가 있습니다. 삼성전자가 얼마나 신속하게, 또한 정직하게 대응하느냐에 따라 영업 손실과 기업 이미지 타격을 최소화하면서 스마트폰 시장의 강자 애플의 대항마로 계속 경쟁할 수 있는지가 결정될 것입니다. 갤럭시 노트7의 폭발 사태는 현재 해결 초기 단계이고, 삼성은 250만대 전량 리콜이라는 정공법을 선택했습니다. 배터리 교체를 원하지 않은 소비자는 갤럭시 S7 엣지 등 다른 제품으로 교환도 가능하고 환불도 가능합니다. 삼성전자는 이동통신사와 협의하여 환불 기간도 연장하겠다고 말했습니다. 삼성전자의 이 정공법은 신속하고 적절한 조치라 보입니다. 고객의 안전을 위해서 안전한 제품으로 아예 전량 교환을 선택한 것은 관련 논란에 대해 모든 책임을 지는 모습으로 보입니다. 기업의 입장에서도 손상된 브랜드 이미지를 회복하는 것이 현재의 손실보다 장기적인 수입에 좋은 조치라 보입니다. 삼성은 이 리콜 조치뿐만 아니라 설계단계부터 배터리 조립에 이르는 전 과정에서 품질저하를 일으킬 모든 요소를 철저히 점검에 나서고 고객의 신뢰를 회복하는 데 힘써야 할 것입니다. 소비자 관점에서 특정 기업의 시장 독점을 바라지는 않을 것입니다. 한 기업이 시장을 독점 하면 소비자들은 선택권을 잃고 기업입장에서 충분한 이윤이 보장되니 소비자를 고려하지 않게 되기 때문입니다. 삼성전자가 앞으로 사태해결을 위한 적극적인 자세와 꾸준한 노력을 보여준다면 우리 소비자들은 이에 응할 것 입니다.




출처:
[1]: http://www.digitaltrends.com/…/stoba-material-can-prevent-…/
[2]: http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do…
내용 참조: http://navercast.naver.com/contents.nhn…
참고 기사 [1]: http://www.ohmynews.com/NWS_Web/Mobile/at_pg.aspx…
참고 기사 [2]: http://it.chosun.com/news/article.html?no=2824273&cc

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  1. 알기쉽게 잘 설명된 글이네요! 잘 읽고 갑니다
  2. 글 잘 읽고 갑니다 :)
    • 잘읽었어요
    • 2016.09.26 22:52 신고
    정말 잘읽었습니다 :)
    • 감감
    • 2016.09.27 09:19 신고
    어려운 과학을 알기쉽게 설명해주는 글이네요! 감사합니다~
    • 66호 운전수
    • 2016.09.27 15:59 신고
    오 이해하기 쉽게 잘 쓰셨네요! 앞으로 좋은글 꾸준히 부탁드려요~^^
    • 평택눈웃음
    • 2016.09.27 17:55 신고
    잘 읽었습니다~

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