2차전지와 3차전지 비교

2차 전지는 전기에너지를 저장한 후 사용할 수 있는 반면에 3차 전지는 직접 연료를 주입하면 전기에너지로 변환되어 동력을 얻을 수 있는 기술입니다. 3차 전지는 연료만 있으면 언제 어디서든 전기를 생산할 수 있으며 대표적으로 수소연료전지를 예로 들 수 있습니다. 즉, 순수하게 전기를 충전하여 저장하였다가 필요시 사용하는 2차 전지와는 다르게 3차 전지는 연료를 전기 에너지로 변환할 수 있습니다. 따라서, 2차 전지보다 소규모 발전 등 확장성 측면에서 유리합니다. 

 

 

 

2차 전지와 3차 전지 비교

일반적으로 전기차 배터리와 같은 충전식 배터리를 2차 전지라 부르며, 수소연료전지와 같은 직접 연료 사용으로 화학적 반응을 통해 전기를 생산하는 전지를 3차 전지로 부르고 있습니다. 

	2차 전지	3차 전지
특징	충전식 배터리	연료전지
대표기술	리튬이온 배터리	수소연료전지
에너지밀도	높음	낮음
에너지효율	80~90%	40~60%
무게	무거움	가벼움
충전방식	전기 충전 방식	연료 주입 방식
충전시간	시간단위	분단위
에너지 저장	화학 에너지 형태로 저장	에너지를 저장할 수 없음 화학에너지를 직접 전기에너지로 전환
비용	낮음	높음
핵심원자재	리튬, 니켈 등 제한적 원자재	수소(풍부한 화학원소)
활용	승용차, 에너지 저장장치 등	트럭, 버스, 소형 발전소 등

2차 전지의 종류로는 리튬이온배터리, 리튬폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 등이 있으며, 3차 전지의 종류로는 수소연료전지, 에탄올연료전지 등이 있습니다.

 

 

 

전기차 기준으로 에너지 효율은 2차 전지(배터리)가 80~90%, 3차 전지(수소연료전지) 40~60%로 상대적으로 이차전지(배터리)가 높습니다. 다만 겨울철에는 난방을 해야 하기 때문에 전기차 배터리 효율이 급속히 떨어져 연료전지와 동등한 수준의 효율을 갖습니다. 

 

2차 전지와 3차 전지를 비교하면, 2차 전지(충전식 배터리) 시스템은 승용차에 적용하기 유리하고 3차 전지(연료전지)인 연료전지 시스템은 트럭, 버스와 같은 무거운 차량에 유리합니다. 그 이유는 2차 전지가 3차전 지보다 가볍고, 에너지 밀도도 높기 때문에 주행거리 기준으로 보았을 때, 2차 전지를 적용한 승용차가 주행거리 측면에서 유리합니다.

반면에 3차 전지 시스템은 2차전 지보다 가볍기 때문에 상대적으로 트럭, 버스에 적용하여 주행거리를 효율적으로 높일 수 있습니다. 트럭, 버스에 배터리(2차 전지)가 적용되면 큰 배터리를 적용해야 하기 때문에 충전시간이 승용차보다 더 길어질 수밖에 없어 충전시간 또한 실생활에 불편할 수 있습니다. 

 

2차 전지는 전기를 충전함으로써 전기 에너지를 저장할 수 있으며, 3차 전지는 전기를 저장할 수 없고 연료를 직접 주입하여 화학반응을 통해 전기 에너지로 전환됩니다. 따라서 전기차에서 충전시간은 3차 전지가 유리하며 일반 휘발유를 주입하듯이 몇 분밖에 걸리지 않습니다. 다만 이차전지는 몇 시간 단위로 충전이 되나 충전기술이 개발되어 테슬라의 경우 급속 충전 시 20~30분 정도면 완충이 될 수 있습니다. 

 

활용분야로는 3차 전지의 산업 확장성이 더 큽니다. 도서 산간지역의 발전소를 수소를 연료로 하는 수소연료전지발전으로 지역과 기후에 관계없이 전력을 공급할 수 있으며, 수소연료전지 선박에 대한 기술개발 또한 이루어지고 있습니다.

 

2차 전지와 3차 전지의 미래 기술은 기후변화 대응을 위한 탄소중립 목표 달성을 이루기 위해 꼭 필요한 기술일 것입니다. 다만,  2차 전지(배터리)나 3차 전지(수소연료전지)에 필요한 환경적인 부분은 신재생 에너지 시스템을 통해 만들어진 그린수소 혹은 전기에너지를 사용해야만 완벽한 탄소중립을 위한 친환경 시스템이 될 수 있습니다. 블루 수소나 그레이 수소 혹은 화력발전소에서 얻어지는 전기를 사용하게 된다면 여전히 온실가스를 배출하는 기술로 남을 것이기 때문입니다.