▲ 목재 배터리팩의 구조 <출처=오스트리아 그라츠 공과대학>

전기차는 최근 몇 년간 괄목할 만한 발전을 이루었지만, 여전히 해결해야 할 주요 과제들이 존재한다. 그중에서도 가장 시급한 건 배터리 팩의 안전성과 지속가능성을 동시에 향상시키는 것이다. 배터리 팩이 화재에 휩싸여 차량 전체가 전소되는 영상은 누구나 한 번쯤 본 적이 있을 것이다.

이런 가운데 최근 전기차 배터리 팩에 대한 새로운 연구가 진행돼 화제다. 여러 연구에 따르면 목재-강철 복합 프레임은 배터리의 탄소 발자국을 줄이고 충돌 흡수 성능을 높이며, 화재 저항성까지 갖출 수 있다고 한다. 이에 최근 오스트리아 그라츠 공과대학에서 수행된 한 연구에서는 지속가능성을 높이기 위해 목재로 만든 전기차 배터리 팩을 개발했다.

▲ 목재 배터리팩의 구조 <출처=오스트리아 그라츠 공과대학>

배터리를 살펴보면, 화재 방지를 위해 코르크가 사용되었으며, 자체 테스트에서는 해당 배터리 팩이 테슬라 순정 제품보다 우수한 성능을 보였다. 물론 나무와 불의 특성상 ‘목재로 만든 배터리 팩’이라면, 의심을 살법하다. 그러나 연구진들은 전기차 배터리 팩에 있어 목재가 환경과 안전 양면에서 모두 이롭다고 밝혔다.

코르크 외에도 자작나무, 포플러, 오동나무 등 지속 가능한 목재를 중심재로 사용하고, 이를 얇고 가벼운 강철로 감싸는 방식을 택했다. 이 구조는 환경적으로 생산 과정에서 에너지를 많이 요구하는 알루미늄보다 훨씬 낮은 부담을 가진다.

▲ 목재 배터리팩의 구조 <출처=오스트리아 그라츠 공과대학>

하지만 이에 더해, 더욱 놀라운 점은 충돌 테스트에서 나타났다. 실험 배터리 팩이 테슬라 모델 S의 알루미늄 팩과 거의 동일한 변형 침투 값을 기록한 것이다. 이는 목재의 다공성 세포 구조가 높은 에너지 흡수력을 발휘하기 때문으로, 포플러·자작나무 기반 소재는 연성 알루미늄보다 최대 98%, 고강도 알루미늄보다 76% 높은 에너지 흡수를 기록하였다. 세 가지 목재 기반 구조 모두 굽힘 저항성도 우수하게 나타났다.

여기에 또 다른 재생 가능 자원인 코르크를 추가함으로써, 연구팀은 효과적인 내화 성능까지 탑재할 수 있었다. 이 구조물의 반대쪽(비화염면)에서 측정된 온도는 테슬라 배터리보다 100도 낮았다.

▲ 나무 배터리 <출처=카스쿱스>

연구를 이끈 플로리안 파이스트는 “코르크는 고온에 노출되면 숯처럼 탄화된다”라고 설명하면서, “탄화가 일어나면 이미 낮은 열전도율이 더욱 급격히 낮아지게 되며, 그 뒤에 위치한 구조물은 열로부터 보호받을 수 있다.”라고 덧붙였다.

전기차 보급이 확대되면서, 한 대의 차량이 배기가스 외에도 환경에 미치는 영향이 크다는 사실이 점차 명확해지고 있다. 목재 기반 배터리 팩은 비현실적으로 보일 수 있으나, 이번 연구는 소재를 보다 현명하게 선택함으로써 전기차가 진정한 친환경 기술로 자리 잡을 수 있음을 보여준다.

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