마술 펜 정도 크기의 작은 크기에도 불구하고 동굴 다이버들이 요구하는 높은 출력, 긴 작동 시간, 신뢰성을 갖춘 다이브 라이트를 상상해 보자. 혹은 약 10km/h의 속도로 산호초나 다시마 숲을 빠르게 헤쳐나갈 수 있는 DPV(다이버 추진 장치)가 한 손으로 들 수 있을 정도로 작고 가볍다고 상상해 보자. 이 장비들은 한 번 충전으로 하루 이상 사용할 수 있으며, 10분 만에 재충전이 가능하다. 또한, 재충전할 필요가 없는 다이브 워치나 다이브 컴퓨터를 상상해 보자. 심지어 손자들에게 물려줘도 계속 작동할 수 있을 것이다.
허황된 이야기처럼 들리는가? 배터리 기술 동향을 살펴보면 이러한 혁신은 실현 가능할 뿐만 아니라 향후 몇 년 안에 등장할 수 있을 것으로 보인다. 이는 다이빙 분야뿐만 아니라 에너지 사용 효율성을 높이고 보다 친환경적이고 지속 가능한 에너지원으로 전환하는 데 기여함으로써 사회 전체에 중요한 의미를 가진다.
배터리와 다이빙
대부분의 사람들은 다이빙 장비를 생각할 때 배터리를 가장 먼저 떠올리지는 않지만, 배터리는 다이빙 스포츠가 시작된 이래로 함께 해왔으며 특히 다이브 라이트에서 두드러진다. 상업용 다이브 라이트는 1960년대 후반과 1970년대 초반에 널리 보급되었는데, 여기에는 최대 10개의 D형 건전지 또는 랜턴 배터리를 사용하는 무거운 커피캔 크기의 라이트가 포함되었다. 최초의 충전식 니켈-카드뮴(NiCad) 다이브 라이트는 1970년대 중반에 등장했다. 동굴 다이버들은 더 강력하고 오래 지속되는 라이트를 필요로 했기 때문에 오토바이 습식 전지 배터리를 즉석에서 사용하기 시작했고, 그 결과 엉덩이나 측면에 장착하는 거대한 배터리 캐니스터와 케이블로 연결된 헤드가 있는 라이트가 탄생했다. 이 라이트들은 최대 2~3시간 동안 사용할 수 있었다. 초기 DPV는 필요한 대형 배터리 때문에 크기가 매우 컸으며, 한 번 다이빙을 하고 나면 재충전해야 했다. 1983년에 상업적으로 성공한 최초의 다이브 컴퓨터인 Edge조차도 배터리 소모가 매우 빨라서 메모리를 잃지 않고 다이빙 사이에 새 배터리를 설치하는 특별한 절차가 필요했다.
새로운 솔루션
배터리 및 전자 기술 혁신 덕분에 수년에 걸쳐 다이빙 장비는 더 적은 전력을 사용하면서 더 많은 기능을 수행하도록 개선되었다. 또한 배터리 용량이 증가하여 더 작고 가벼운 패키지로 더 나은 성능을 제공할 수 있게 되었다. 오늘날의 리튬 및 니켈-메탈 수소화물 배터리는 현대 전자 제품과 결합되어 뛰어난 성능을 제공하며, 특히 5시간 이상 작동하는 소형 LED 동굴 다이빙 라이트에서 두드러진다. 최신 이미징 라이트 또한 동일한 개선 사항을 반영하며, 오늘날에는 최고급 비디오 모델을 제외하고 다이빙 사이에 배터리를 교체하기 위해 카메라 하우징을 열 필요가 없다.
그러나 여전히 해결해야 할 과제들이 남아있다.
- 배터리가 의도한 용도에 필요한 전력을 항상 제공하지는 않는다.
- 배터리는 마모되어 교체해야 하며, 이는 비용이 많이 들 수 있다.
- 배터리 재충전에는 위험이 따르며, 이는 컨셉션호 비극이 상기시켜 주었다.
- 충전 시간이 비현실적으로 긴 경우가 많다.
- 일부 배터리는 고가이거나 환경에 해로운 광물을 사용한다.
다행히도 새로운 배터리 유형은 이러한 문제들을 정면으로 해결하고 있다. 다양한 유형이 등장하고 있지만, 가장 주목할 만한 것들은 다음과 같다.
- 나트륨 이온 배터리: 리튬 대신 나트륨을 사용하여 환경에 더 좋고 비용이 훨씬 저렴하며 배터리 수명을 상당히 연장할 수 있다. 무게가 더 무겁지만 풍력/태양열/조력 재생 에너지 발전을 위한 대규모 전력 저장에 적합한 선택이다.
- 리튬 인산철, 리튬-황 배터리: 코발트와 니켈을 철과 인산염(또는 황)으로 대체하여 비용 효율성을 높이고 배터리 수명을 연장한다. 이는 전기 자동차의 비용을 절감하여 화석 연료 차량에서 벗어나는 추세를 돕고 리튬 및 코발트의 필요성을 줄인다.
- 전고체 배터리: 젤 및 액체를 고체 물질로 대체함으로써 전고체 배터리는 저렴하고 더 많은 전력을 저장하며 충전 속도가 훨씬 빠르고 화재 위험이 거의 없을 것으로 기대된다. 제조가 어렵다는 점 외에도 주요 단점은 저온 성능이 떨어진다는 것이다.
- 실리콘 음극 배터리: 음극(전자를 방출하는 배터리 부분)에 실리콘을 넣으면 배터리의 전력 저장 용량이 늘어나고 충전 속도가 매우 빨라진다. 주요 단점은 배터리의 수명이 짧아질 수 있다는 것이다.
- 핵 다이아몬드 배터리: 미래를 내다보고 거의 공상 과학 소설처럼 들리는 핵 다이아몬드 배터리는 수세기 동안 저전력 전자 장치(시계 및 다이브 컴퓨터와 같은 개인 장치 포함)를 작동시킬 수 있다. 이러한 배터리는 탄소-14 분해의 자연적이지만 느린 힘을 활용하여 장치가 수백 년 동안 전원을 유지할 수 있다(가젯의 나머지 부분이 그만큼 오래 견딜 수 있다고 가정).
배터리 기술에는 많은 발전이 이루어지고 있다.
