그림으로 배우는 배터리_영진닷컴 | 21세기의 석유

그림으로 배우는 배터리
나카무라 노부코 지음, 김성훈 옮김 / 영진.com(영진닷컴) / 2025년 3월

요즘 주식을 공부하시는 분들에게 있어서 2차전지에 관한 기술에 대한 정보는 꼭 필요한 시대가 되었지 않았나 생각하게 됩니다.

이런 공학적인 관련 지식은 이쪽 계통의 전공자가 아니면 자세하게 알기 어려운게 현실이죠. 어려울 것만 같은 배터리에 관한 지식을 그림과 함께 배울 수 있는 배터리 관련 책이 영진닷컴에서 출판되었고 출판사로부터 도서를 제공받아 리뷰를 작성하게 되었습니다.

저는 어릴때부터 부모님께서 전기조명가게를 운영하셔서 배터리를 판매하시는 어머니의 모습을 자주 보며 자랐고 배터리하면 1.5볼트의 작은 배터리가 제일먼저 떠오르는데요. 보통 리모컨에 들어가는 배터리나 아이 장난감에 들어가는 배터리 등 모양과 크기가 다른 것들이 많이 있더라구요. 그래서 평소 이런 배터리에 관한것이 궁금했는데 좋은 기회로 책을 읽게되었습니다.

저자는 나카무라 노부코 님으로 과학 편집 작가이자 북라이터로 어린 시절부터 환경 문제에 관심을 갖고, 기술 혁신에 의한 건전지 수은 제로의 성공을 지켜봤다고 하시네요. 화학공학부에서 습식 정련에 의한 금속 회수를 전공하신 분으로 석사 논문 주제는 '폐전지로부터의 유가금속 회수'에 대해 쓰셨다고 합니다.

전공이 화학공학이시니 얼마나 이 책을 전문적으로 다루셨을지 기대가 되었답니다.

예전 건전지의 경우 수은, 충전식 전지에 카드뮴이라는 유독성 금속이 사용되었고 편리함과 환경 오염을 맞바꾸는게 아닌가 하는 의구심이 들기도 했다고 저자는 말합니다. 그런데 '수은 제로' 건전지와 카드뮴을 사용하지 않는 새로운 충전식 전지가 연이어 출시되었고 이 전지들은 최초로 일본 제조업체가 상품화에 성공한 것으로 그제서야 '기술 혁신'을 통해 편리함과 환경이 양립할 수 있다는 것을 알게되었다고 하네요.

현재 우리에게 가장 친숙한 전지는 스마트폰에 사용되는 리튬이온전지라고 하며 리튬이온전지의 개발로 요시노 아키라 박사가 2019년 노벨화학상을 수상하였다고 하네요.

매일 리튬이온전지에 관한 뉴스가 나오지만 대부분의 사람들은 리튬이온전지를 포함한 전지의 내부구조나 작동원리에 대해 모른다고 합니다. 그래서 이 책에서는 우선 전지의 종류를 소개하고, 전지 개발의 역사를 되짚어 가며 다양한 전지의 특성과 작동 원리를 설명하고 있습니다.

화학 공식을 잘 몰라도 이해할 수 있도록 전문 지식을 최대한 친절하게 전달하고자 노력했다고 하며 저자는 리튬이온전지를 21세기의 석유라고 비유하고 있습니다. 다양한 전지의 종류와 함께 그 역사를 이해한다면 미래가 보일것이라고 하네요.

김성훈 역자님께서는 이 책을 다양한 전지의 구조와 작동 원리를 역사적 맥락에서 이해하면, 새로 등장하는 전지들이 가지는 의미를 깊이 통찰할 수 있고 전지의 기본 원리를 배우는 것을 넘어, 전지가 인류와 미래의 환경에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 생각해 보는 것도 뜻깊은 일일 것이라고 합니다.

전지에서 전기가 만들어지는 원리를 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 설명하고 있다는 점이 주목할 점이고, 그림을 이용한 쉬운 설명은 전문 지식이 없는 독자들도 이해할 수 있도록 구성되어 있다고 합니다.

각 장의 말미에 포함된 실험과 활동은 전지의 원리를 체험적으로 학습할 기회를 제공하고 있으며 호기심을 자극합니다. 전지의 진화 과정과 혁신을 실감할 수 있는 이 책을 추천해 주시고 있네요.

차례를 읽어보시면 어떤 내용으로 이루어져 있는지 감이 오실겁니다.

Ch1전지의 기초, Ch2일회용 전지, Ch3 반복해서 사용할 수 있는 전지, Ch4 우리 생활을 격변시킨 전지, Ch5 깨끗하고 안전한 발전 장치가 되는 전지, Ch6 빛과 열을 전기 에너지로 바꾼다, Ch7 전지를 둘러싼 세계로 되어있고 각 챕터 사이에는 해보자 코너를 통해 실험을 해볼 수 있도록 되어있어서 호기심을 자극하고 마지막쪽 부분에는 용어설명이 되어있습니다. 모두 238페이지의 분량으로 되어있습니다.

차례만 읽어보셔도 얼마나 이 책이 전문적인 내용을 다루고 있는지 감이 오시지요? ^^

다음은 이 책의 내용중에서 다루는 부분을 소개해 드려보겠습니다.

맨 처음 전지의 기초를 다루는 챕터1에서는 현대 사회를 지탱하는 전지에 대해 설명해 주고 있습니다.

전지의 수요가 폭발하기 시작하고 일본을 비롯한 유럽, 미국, 중국 등 각지에서 전지 생산 능력 강화를 위한 신공장 건설이 잇따르고 있고 민관합동으로 전지산업에 대한 선행 투자가 본격화 되고있다고 합니다.

동시에 전지의 원재료인 희소금속에 대한 쟁탈전도 치열해지기 시작했다고 하네요.

세계적으로 혈안이 되어 만들고 있는 전지는 전기자동차에 탑재하는 축전지인 리튬이온전지라고 하는데요. 스마트폰에 들어가는 전지와 같은 종류이고 이와 관련해 일본에서 2019년에 노벨상을 수상했다고 합니다.

우리 주변은 전지로 넘쳐나는데 전지는 우리생활에는 없어서는 안 될 존재로 노트북과 디지털카메라에는 충전식 전지가 들어가며, TV나 에어컨의 리모컨이나 장난감, 손전등 등에는 다 쓰면 사용할 수 없는 일회용 전지가 들어가는 경우가 많다고 합니다.

전지는 비상 상황시에 크게 활약하는데요. 비상등, 유도등, 화재경보기 등에 전지가 사용되며 24시간 쉬지 않고 안전을 지켜준다고 합니다. 또한 병원이나 공장 등에서 정전시 비상 전원으로 사용되는 특수한 전지가 있다고 하네요. 주택이나 건물 지붕에 설치되는 태양광 패널도, 절전 효과로 전기 요금을 절약할 수 있다고 광고하는 에너팜(가정용 연료전지)도 있다고 합니다.

전지의 분류에 대해 궁금했던 분들은 주목하시면 좋을 것 같아요.

전지는 전기 생성 원리로 분류한다고 하는데요.

전지들을 분류함으로써 전지의 개성이나 역할을 이해할 수 있는데 화학반응으로 전기를 만드는 화학전지와 빛이나 열 등 물리에너지로 전기를 만드는 물리전지, 그리고 생물의 기능을 이용한 생물전지로 나눌 수 있다고 합니다. 전지의 분류를 그림1-3에서 볼 수 있었는데 종류가 정말 많네요.

화학반응이란 어떤 물질이 다른 물질로 변화하는 반응을 말하는데 우리에게 친숙한 건전지나 스마트폰 배터리 등 많은 전지가 화학전지에 해당되며 화학전지를 다시 분류하면 방전되었을 때 재사용할 수 없는 일차전지, 충전하면 몇 번이고 사용할 수 있는 이차전지, 화학반응을 일으키는 물질을 공급하면 전지를 만들 수 있는 연료전지로 나눈다고 합니다.

화학전지는 일회용인지, 반복해서 사용할 수 있는지에 따라 분류하게 된다고 하네요.

빛이나 열, 생물의 작용으로도 전기를 만들 수 있는데 빛에너지를 받아서 전기를 만드는 태양전지, 열에너지로 전기를 만드는 열기전력전지(열전지), 원자력에너지로 전기를 만드는 원자력전지가 물리전지에 해당된다고 합니다.

물리전지는 어떤 물리에너지로 전기를 만드는지에 따라 분류도히며 효소나 엽록소 등의 생체 촉매나 미생물의 산화환원반응을 이용해 전기를 만드는 생물전지도 있다고 합니다.

챕터2에서 4번째로 소개하는 알칼리건전지, 수산화칼륨, 아연분말에 대해 설명해 주고 있는데요. 현재 가장 널리 보급된 강력하고 오래가는 전지의 내용으로 구성되어 있습니다.

알칼리성 건전지는 현재 가장 널리 사용되는 일차전지로 정식 명칭은 알칼리망간전지라고 합니다. 망간건전지와 비슷해서 음극 활물질은 아연, 양극 활물질은 이산화망간, 공칭 전압도 1.5V로 동일하지만 알칼리건전지가 망간건전지보다 전기 용량이 약2배 정도 크고 수명도 길어, 면도기나 손전등처럼 큰 전력을 사용하는 기기에 적합하다고 합니다. 또한 전도성이 높고 반응이 진행되기 쉬운 강알칼리성 수산화칼륨 수용액을 전해질로 사용하는데, 여기서 알칼리전지라는 이름이 붙게되었고 이 건전지는 안쪽에 음극 활물질, 바깥쪽에 양극활물질을 사용해서 망간건전지의 안팎을 뒤집은 구조로 되어있다고 합니다. 그림2-9를 참고하시면 어떤것인지 이해가 잘 되네요.

음극활물질로 아연분말에 수소 발생을 방지하는 감극제를 섞어 젤 상태로 만든 것을 사용하는데 그 때문에 분리막에 스며든 전해질과 화학반응을 일으키는 접촉면적이 커지면서 반응 효율이 높아져 더 큰 전기를 모을 수 있게 되었다고 합니다.

이 책은 배터리에 관한 내용이 빠짐없이 모두 들어있는 것 같습니다.

저자의 전문성이 더해져서 내용이 체계적이고 자세하며 그림설명으로 이해를 도와줘서 좋았습니다.

책 내용중에 잘 모르는 용어가 나왔다 하더라도 맨 뒷페이지 쪽을 할애하여 용어가 자세하게 설명되어 있으므로 당황하실 필요가 없습니다.

배터리에 관심이 많은 공학도, 배터리 관련 주식 투자자분들, 배터리가 궁금한 학생이나 일반인 분들이 꼭 일어보시면 좋을 것 같습니다.

내용의 설명이 쉬워서 중고등학생들도 읽기 부담이 없는 정도라고 생각됩니다.

영진닷컴에서 그림으로 배우는 시리즈 책이 많이 나오고 있는데 책의 구성이 좋아서 다른 책들도 꼭 읽어보고 싶어지더라구요. IT 입문서 시리즈 읽어보고 싶은 분들께서는 참고하시면 좋을 것 같습니다.

[리뷰어스클럽의 소개로 출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다.]