[e테크]휴대형 전지기술-적용분야

휴대형 전지의 적용 분야는 이동통신기기·휴대형 컴퓨터·디지털카메라·휴대형 오락기기·의료기기·계산기 및 기타 휴대형 장치·무선전동연장 등이다.

　◇이동통신기기=모든 형태의 이동통신기기는 전지를 전원으로 사용하고 있으며 특히 휴대폰은 지난 90년대 휴대형 재충전 전지 시장이 가장 빠른 속도로 성장하게 해줬다. 여기에서 이동통신기기는 무선전화·휴대폰·무선호출기뿐만 아니라 컴퓨팅과 통신 기능을 갖추고 있는 모든 휴대형 지능기기를 말한다.

　전세계적으로 가입자 수가 지난해 약 7억명에 이른 휴대폰 시장은 폭발적으로 확대됐다. 전문가들은 휴대폰 가입자 수가 내년 말까지 10억명으로 늘어날 것이라고 전망한다. 휴대폰은 초기에는 니카드(NiCd)전지를 주로 사용했으나 최근 일본에서는 분광 리튬이온전지를 많이 사용하고 있다. 하지만 미국과 유럽에서는 아직 니카드전지를 주로 사용하고 있고 리튬이온 전지나 니켈 금속 수소화물(NiMH)전지의 채택은 느린 속도로 이뤄지고 있다.

　한편 전문가들은 무선 음성통신 및 데이터 네트워킹이 가능한 스마트폰 가입자가 올해 안에 160만명에 이르고 오는 2006년까지는 960만명으로 증가할 것으로 예상하고 있다.

　◇휴대형 컴퓨터=외근자들과 디지털 데이터 처리의 증가로 노트북PC·PDA·휴대형 산업용 단말기에 대한 수요가 급증하고 있다. 또 마이크로 전자기기·전기 모터 및 디스플레이 기술의 발달로 전기 소모량이 감소함에 따라 저전압전지의 적용 기기 범위가 넓어졌다.

　한편 전지업체들은 전지의 성능을 높이기 위한 노력을 지속하고 있다. 현재 휴대형 컴퓨터에 적합한 고출력 전지는 니켈 금속 수소화물 제품과 리튬 기반의 재충전 전지들이다. 리튬이온전지는 현재 휴대형 컴퓨터의 약 75%에 채택되고 있으나 리튬 폴리머전지의 수명과 에너지 밀도가 향상되면 앞으로 5∼10년 내 강력한 경쟁제품으로 부상할 것으로 보인다.

　또 재충전 알칼라인 망간(RAM:Rechargeable Alkaline Manganese)전지·니카드전지·아연-공기전지 등도 잠재력이 있는 제품이다.

　◇디지털카메라=디지털카메라의 성능과 해상도가 높아지는 반면 가격은 내려감에 따라 시장이 확대되기 시작하고 있다. 오는 2003년 세계 디지털카메라 시장은 2400만대에 이를 것으로 예상된다. 일반 카메라와 초기 디지털카메라에는 표준 알칼라인전지가 주로 사용됐으나 새로운 디지털카메라에는 재충전 니켈 금속 수소화물이 주로 사용된다. 이보다 리튬이온전지는 성능이 우수하고 가벼우며 작지만 가격이 비싸서 앞으로 3∼5년 후에나 보급이 확대될 것으로 보인다.

　◇휴대형 오락기기=지난 99년 세계 비디오게임 시장 규모는 155억달러에 달했다. 지난 몇년간 오디오 및 비디오 오락기기산업에 크게 영향을 미친 것은 디지털 신호처리 기술로서 오락기기업계는 경쟁력 강화 차원에서 디지털 신호처리기의 채택을 확대하고 있다. 디지털다기능디스크(DVD:Digital Versatile Disc)가 가정용 오락시스템으로 성공하자 5인치 또는 7인치 LCD 스크린을 채택한 휴대형 DVD플레이어가 개발됐다. 이런 오락기기에는 전통적으로 D-규격에서 AAA-규격에 이르는 1차 전지가 채택됐다. 그러나 이런 1차 전지는 니켈 수소화물전지·리튬이온 및 리튬폴리머전지와 같은 재충전 전지에 밀리고 있다. 또 일부 오락기기업체는 1차 전지의 폐기량을 줄이기 위한 수단으로 제품에 충전기를 탑재해 생산하는가 하면 다른 업체들은 소비전력을 줄여 재충전 전지의 사용시간을 연장시키고 있다.

　◇의료기기=리튬전지가 나오기 전까지 인체이식 의료장치의 기본적 전원은 산화아연·수은전지였다. 그리고 이를 사용하는 주요 의료장치는 심장박동조절장치였다. 오늘날에는 심장박동조절장치 외에 약품전달시스템·신경자극장치 등 전원을 필요로 하는 의료기구가 다양하며 이들에는 주로 리튬전지가 사용된다. 연간 심장박동조절장치의 수요는 15만개 이상이며 이식용 심장 세동(細動) 방지기의 연간 시장은 5만개로 매출금액으로 따지면 7억달러에 이른다. 이것은 앞으로 몇년 안에 10억달러로 성장할 것으로 예상된다.

　이들 의료장치에 사용되는 전지에서 중요한 것은 높은 신뢰성이다. 마이크로전자기술과 패키징기술의 발달에 힘입어 인체이식의료장치의 실패율이 제품당 월간 0.15% 이하로 낮아졌기 때문에 이에 사용되는 전지의 성능도 그만큼 우수해야 한다. 전지는 용량이 예측 가능하고 지속적이며 수명이 언제 끝나는지를 미리 표시해야 한다. 또 전압이 감소하지 않으면서 높은 방전율을 유지해야 한다. 특히 인공심장이나 심장보조장치용 전지는 전력과 에너지 용량이 커야 하는데 이는 2차 전지만이 가능하다. 여기에는 주로 니카드전지가 사용되고 있는데 앞으로 리튬 기반의 전지가 중요한 역할을 할 가능성이 높다.

　◇계산기 및 기타 휴대형 장치=계산기에는 작은 1차 또는 2차 전지를 사용하지만 1차 전지를 훨씬 더 많이 사용한다. 초소형 계산기에는 전지 대신 광기전성(光起電性) 셀을 사용한다. 최근 호주머니형 일정관리기·일기장·외국어 번역기·사전·주소·전화번호 파일 등 전자 참고안내시스템과 칼로리 계산기가 확산되고 있는데, 이들 제품에도 계산기와 비슷한 알칼라인 셀을 주로 사용하고 있다. 그러나 일부 최신 제품은 수명이 긴 1차 리튬셀을 사용하고 있다. 초강력 스마트카드와 메모리카드에는 일반적으로 휘발성 메모리가 있어 전지 보호가 필요하다. 보안식별용 비접촉카드에는 전지가 필요없다.

　◇무선 전동연장=무선 전동연장에는 아직 니카드전지가 주로 사용되고 있다. 일부 가벼운 전동연장에는 니켈 금속 수소화물전지가 사용될 수도 있으나 그렇게 되려면 방전 및 충전 속도가 더 향상돼야 한다. 현재 전지는 전동연장 가격의 30∼50%를 차지하고 있는데 경쟁력을 높이기 위해서는 전지비용을 더 줄여야 한다. 또 니켈 수소화물전지의 높은 가격은 앞으로 몇년간 무선 전동연장에 채택되는 데 걸림돌이 될 것이다. 니카드전지를 니켈 수소화물전지로 대체하면 전동연장의 가격이 더 높아질 것이기 때문이다.

　재충전 리튬전지는 높은 비용 때문에 장기적으로도 무선 전동연장에 채택될 가능성이 희박하다.