헬로티 임근난 기자 | 이차전지 산업은 친환경이라는 글로벌 트렌드 속에서 지속 가능한 미래의 핵심 수단으로 주목받고 있다. 이러한 시기에 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 미래 IT 기술과의 융합을 통해 4차 산업혁명을 주도할 이차전지 산업의 최신 기자재가 한자리에 선보인다. 2022년 새롭게 개최하는 이차전지 소재·부품 및 장비전(K-BATTERY SHOW 2022)은 △양극소재, 음극소재, 분리막, 전해질 등 이차전지 대표 소재 외에 △소형 이차전지, ESS전지, 모빌리티 전지 등 중대형 이차전지를 비롯하여, △차세대 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리 기술 등을 전시 및 소개하여, 바이어 및 참관객에게 다양한 볼거리를 제공할 예정이다. 또한, K-BATTERY SHOW 2022는 국내 대표 산업 전시회인 국제의료기기·병원설비전(KIMES), 국제방송 미디어·음향·조명전(KOBA), 국제플라스틱·고무산업전(KOPLAS), K-PRINT 등 1977년부터 다양한 전문전시회를 주최해 온 한국이앤엑스가 주최하며, 오는 2022년 6월 8일부터 10일까지 사흘간 고양시 킨텍스 제2전시장에서 한국 소재·복합재료 및 장비전(K-Mtech)과 함께 동시 개
헬로티 이동재 기자 | 전기차에서 가장 핵심적인 부품은 뭘까. 전기를 동력으로 사용하는 전기차의 정체성 측면에서, 단연 배터리다. 배터리의 성능에 따라 전기차의 주행거리, 충전시간 등 소비자의 구매를 좌우하는 핵심 요인들이 결정된다. 전기차에 들어가는 배터리의 가격은 전기차 가격 중 40%에서 많게는 50%까지 차지한다. 내연기관 엔진 가격이 자동차 가격의 20%대를 차지하는 것을 생각해보면, 높은 비중이 아닐 수 없다. 현 단계에서 전기차 대중화의 가장 큰 걸림돌로 작용하는 것이 취약한 가격 경쟁력인 만큼, 유관 기업들은 배터리의 생산 비용을 낮추는데 총력을 다하고 있으나, 여전히 배터리는 비싸다. 전기차 배터리는 높은 출력과 효율성을 유지하면서 안전성까지 확보돼야 하기 때문에 만들기가 쉽지 않다. 자동차 회사들은 까다롭고 비싼 배터리를 굳이 스스로 생산하기보다 배터리 제조 전문 회사에 맡겨 왔다. 최근 들어 글로벌 완성차 업체들 사이에서 배터리를 직접 만들어 생산 자립을 이루고 생산 원가를 낮추려는 움직임이 일고 있다. 그러나 아직 배터리 전문 제조사들과의 합작을 통해 기술력을 쌓아갈 수밖에 없는 단계라, 당분간은 현재까지와 같이 배터리 전문 제조사들이
헬로티 김진희 기자 | “전기차 시장의 성장 동력은 배터리 소재의 혁신입니다” 지난 27일 포항공대 국제관에서 열린 포항 경제 아카데미 강연에 나선 포스코케미칼 민경준 사장은 배터리 소재 기술이 차지하는 중요성을 강조하면서 이같이 말했다. 민사장은 포항 상공회의소가 주최한 기업인 초청 교육의 강사로 나서 배터리 기술과 최근 시장 동향을 설명했다. 2019년부터 국내 유일의 양•음극재 동시 생산 기업인 포스코케미칼을 맡고 있는 민경준 사장은 금속 및 소재공학 박사이자 금속재료•철야금•금속가공 기술사 자격을 3개 보유한 소재 전문가이다. 민 사장은 강연에서 “전기차 시장의 성장을 위해서는 이를 뒷받침하는 배터리 소재 기술의 발전이 반드시 필요하다”며 “산업 밸류체인에서 소재 기업의 역할이 더욱 중요해지고 있다” 고 힘주어 말했다. 그는 소재 기술의 중요성을 설명하기 위해 전기차의 주행거리, 충전속도 등의 핵심 성능이 배터리에 어떤 양극재와 음극재를 사용했는지에 따라 달라진다는 점을 예로 들었다. 전기차 주행거리를 늘리기 위해서는 양극재의 니켈 비중을 올려 에너지 밀도를 높여야 하는데, 이를 위해 업계가 역량을 집중하고 있다며, 내년부터 500Km 이상 주행하는
헬로티 조상록 기자 | 코오롱그룹과 한국과학기술연구원(KIST)이 수소경제, 차세대 이차전지, 바이오·헬스케어 분야 핵심기술 개발을 위한 업무협약 양해각서(MOU)를 체결했다. 코오롱은 향후 KIST와 수소 생산 및 저장, 차세대 이차전지, 약물전달시스템 등과 관련한 핵심소재 기술을 발굴하고 공동연구 및 상용화에 긴밀히 협력해 나가기로 했다. 코오롱과 KIST는 수전해 기술을 바탕으로 한 그린수소 생산과 저장을 위한 핵심 소재 개발에 역점을 둘 계획이다. 지금까지 통상 물을 전기분해해 수소를 생산할 때 고가의 희귀금속이 촉매로 쓰였지만 그보다 효율성과 경제성을 높일 수 있는 새로운 촉매제 및 핵심 소재 개발을 목표로 하고 있다. 차세대 이차전지와 관련한 4대 핵심소재(양극재, 음극재, 전해질, 분리막) 기술도 확보해 나가기로 했다. 안정성, 사용시간, 충전속도 등과 관련한 기존 이차전지의 고질적인 문제를 해소할 소재 개발에 주력한다. 코오롱은 특히 전고체 배터리의 성능을 좌우하는 전해질과 음극재와 관련해 KIST가 축적해 온 연구성과를 그룹 내 연구·개발 역량과 융합해 차세대 배터리 기반 기술을 확보해 나갈 계획이다. 바이오·헬스케어 분야에서는 코오롱이 개발
헬로티 이동재 기자 | 한국미래기술교육연구원이 내달 17일 '2022 배터리 시장 전망과 차세대 고성능 배터리 소재 개발 동향' 세미나를 개최한다. 세미나는 서울 여의도 전경련회관 사파이어홀에서 진행되며 온라인으로도 참여할 수 있다. 코로나19 이후 전 세계 전기차 시장의 지속적인 확대와 함께 전동화, 무선화, 친환경화 등의 글로벌 트랜드로 인해 배터리 성장률 증가세가 더욱 가속화되고 있다. 에너지 전문 조사업체 SNE리서치는 국내를 포함한 전 세계 배터리 시장 규모가 지난해 약 54조 원에서 2030년 약 411조 원으로 8배 이상 성장할 것으로 전망했다. 우리 정부는 지난 7월 '2030 K-배터리 발전 전략'을 발표하며 배터리 핵심 기술을 국가전략기술로 선정해 2030년까지 이차전지 산업 매출액 166조 원을 달성하기 위한 대규모 지원에 나서고 있다. 이번 세미나에서는 ▲2022 배터리 시장 분석과 향후 배터리 소재, 원료 및 폐배터리 추출 소재 시장 전망 ▲[하이니켈 분리막/ 코팅] 하이니켈용 분리막 원단 필름 제조 및 코팅 기술과 상용화 방안 ▲[전극/촉매] 급속 충전이 가능한 배터리 소자 개발기술과 상용화 기술 ▲[전고체 전해질] 전기차 전고체 배
헬로티 이동재 기자 | 한국전기연구원(이하 KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발한 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’이 대주전자재료에 기술이전됐다. 황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽다는 장점이 있으나, 주원료인 황화리튬 가격이 비싸고, 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 ‘볼밀법’을 사용하는 단점이 있다. 이러한 이유로 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며 100그램 당 가격이 수백만원에 달했다. KERI의 기술은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 ‘공침법’이라는 간단한 용액 합성 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산한다. 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이온배터리용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구팀은 꾸준한 노력으로 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했고, 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다. 순수 원료비 기준으로 보면 KERI의 제조 방식이 기존 대비 약 15분의 1 수준으로 저렴
헬로티 이동재 기자 | LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘은 것이다. 또한 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다. 이번 연구 논문은 24일 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 '사이언스(Science)'지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다. 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60도 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um 내외의 입자 크기를 가진 '마이크로 실리콘 음극재'를 적용했다. 실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 손꼽히지만, 충방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려져 있
헬로티 조상록 기자 | LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로, 상온(25℃를 의미)에서도 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다. 기존 전고체 배터리는 60℃ 이상에서만 충전이 가능했다. 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다. 이번 연구 논문은 9월 24일 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다. 전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬-이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리다. 하지만 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60℃ 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.
헬로티 조상록 기자 | 도요타자동차가 2030년까지 차량용 배터리 분야에 약 16조원을 투자한다. 9월 7일 니혼게이자이신문(닛케이)에 따르면 도요타는 하이브리드차(HV)와 전기차(EV)에 탑재하는 배터리 생산·개발에 2030년까지 1조5,000억엔(약 15조8,000억원)을 투자한다고 발표했다. 도요타가 이날 구체적인 신공장 건설 계획 등을 공개하지 않았지만 중국과 미국 등 주요 지역에서의 투자를 고려하고 있다고 닛케이는 전했다. 도요타는 2030년 세계 시장에서 HV를 포함한 전기차를 800만대 판매하고 그중 200만대를 EV와 연료전지차(FCV)로 채우겠다는 새로운 전기차 마케팅 전략을 지난 5월 공개했다. 지역별로는 유럽 시장에서 40%, 북미에서 15%, 일본에선 10%의 판매 차량을 EV나 FCV로 충당하기로 했다. 도요타는 올 4월 상하이 모터쇼에선 2025년까지 15개 차종의 EV를 판매하겠다면서 새 EV 브랜드인 '도요타 비지'(TOYOTA bZ) 출시 계획의 제1탄으로 스포츠유틸리티차(SUV)인 '도요타 비지포엑스'(TOYOTA bZ4X)를 출시한다고 발표했다. 도요타는 스바루와 공동 개발한 이 차량을 일본과 중국에서 생산해 2022년 중반
헬로티 조상록 기자 | 울산과학기술원(UNIST)은 전고체 배터리에 압력 센서를 붙여 내부에서 일어나는 부반응을 알아내는 데 성공했다고 9월 7일 밝혔다. 이 기술은 전지 수명을 줄이는 부반응을 알아내는 비파괴 진단 기술로 주목받고 있다. UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이현욱 교수 연구팀은 압력 변화를 분석해 황화물 전고체 배터리 내 2차상 물질과 수지상 물질 생성 반응을 구분했다. 연구팀은 2차상 물질이나 리튬 수지상 물질이 만들어질 때 전지 내 부피 변화에 차이가 있을 수 있다는 데에서 아이디어를 얻었다. 전지 내 물질의 부피가 줄어들면서 외부에서 측정한 압력이 감소하는 원리다. 연구팀은 이를 입증하기 위해 전지 내 부반응이 다른 두 종류의 황화물계 고체 전해질을 사용했다. 주석 금속 이온이 포함된 황화물계 고체 전해질은 배터리의 리튬 금속 전극과 만나면 불안정한 2차상으로 변하기 쉬운 반면, 금속 이온이 없는 황화물계 고체 전해질에는 리튬 금속이 전극 표면에 뾰족뾰족하게 자라 전해질 속으로 파고드는 리튬 수지상이 잘 생긴다. 제1 저자인 이찬희 박사과정 연구원은 "기존 전해질보다 부피가 훨씬 작은 2차상은 전해질 단면 전체에서 만들어지기 때문에 압
헬로티 이동재 기자 | 차세대 배터리가 전고체 전지라는 것은 주지한 사실이다. 글로벌 완성차 업체와 배터리 제조사 들이 전고체 전지 관련 연구에 막대한 자금을 쏟아붓고 있다. 특히 리튬이온배터리 시장에서 중국과 한국에 다소 밀려 입지가 좁아진 일본 기업들이 필사적이다. 도요타와 파나소닉은 전고체 전지 개발에 회사의 사활을 걸고 있다. 국내 배터리 제조사들도 열심이다. 삼성SDI는 오는 2025년 전고체 배터리 시제품을 공개하고 2년 뒤인 2027년 양산에 나서겠다고 밝혔고 LG에너지솔루션도 당초 2030년이었던 전고체 배터리 양산 목표연도를 2027년으로 앞당겼다. SK이노베이션 역시 2030년을 전고체 배터리 양산의 해로 정하고 연구를 진행 중이다. 압도적인 안전성을 자랑하는 전고체 배터리가 다음 세대의 주요 배터리가 될 것은 자명하지만 기업들의 양산 목표 연도에서 알 수 있듯, 아직 현실적으론 멀다. 기술적인 문제에 발목이 잡혀 있다. 와중에도 전 세계에서 전기차 생산량은 폭발적으로 증가하고 있다. 전기차 시장은 전고체 전지 개발을 느긋하게 기다려주지 않는다. 전기차를 생산하고 있는 완성차 기업과 이차전지 제조사 들은 전고체 전지 개발과 더불어, 현존하는
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구팀이 이온 전도율을 떨어뜨리는 ‘데드존(dead zone)’ 없는 폴리머 전해질을 개발했다. 연구팀은 전고체 배터리의 상용화가 앞당겨질 것으로 기대하고 있다. POSTECH 화학과 박문정 교수·통합과정 민재민씨 연구팀과 첨단재료과학부 손창윤 교수 연구팀이 정전기적 상호작용에 의해 구조를 제어할 수 있는 새로운 고분자 고체 전해질을 개발했다. 이 연구는 기존의 2차원 패턴의 구조에 필연적으로 존재하는 ‘데드존(dead zone)’에서 이온의 이동도가 크게 떨어지는 문제점을 근원적으로 해결한 연구로 주목받고 있다. 리튬이온전지에서 이온은 액체로 된 전해질에 의해 이동하게 되는데, 조그만 손상에도 이 전해액에 누출되어 화재나 폭발로 이어질 수 있어 불안정하다. 이런 단점을 극복하기 위해 고체상태의 전해질을 사용하는 것이 전고체 전지이다. 또 고분자 전해질 기반 전고체 전지는 충돌에도 안정적이고 인화성이 없어 화재로 이어질 위험이 낮다. 뿐만 아니라 같은 무게와 크기의 리튬이온배터리와 비교했을 때, 에너지 밀도가 1.5배에서 1.7배가량 높아 더 오래가는 이점이 있다. 연구팀은 고분자 전해질 내의 정전기적 힘을 제어함으로써 새로운 나
[헬로티=이동재 기자] 전고체 배터리의 또 다른 이름은 ‘꿈의 배터리’다. 현재 IT기계, 전기차 등에 주로 사용되고 있는 리튬이온배터리에 비해 성능, 수명, 안전성 등 모든 면에서 진일보한 차세대 배터리이기 때문이다. 특히 완성차 및 부품 기업들은 최근 산발적으로 발생하고 있는 전기차 화재 사고가 전기차 산업이 폭발적으로 성장하고 있는 상황에서 잠재적 위협이 될 수 있다고 판단, 기존 리튬이온배터리보다 더 안전한 배터리인 전고체 배터리 개발에 관심을 기울이고 있다. ▲출처 : 게티이미지뱅크 리튬이온배터리란? 충전을 통해 반복적으로 재사용할 수 있는 이차전지는 크게 네 가지 소재로 구성되어 있다. 네 가지는 각각 양극재, 음극재, 전해질, 분리막이다. 이온이 전해질을 통해 양극재와 음극재를 왔다 갔다 하면서 충전과 방전을 반복하게 되는데, 리튬을 이온로 사용하는 전지를 리튬이온배터리라고 한다. 리튬이온배터리는 1976년 미국 빙햄튼 대학교의 스탠리 위팅엄 교수가 최초로 고안한 것으로 알려져 있다. 그러나 당시에는 음극재로 사용하려던 리튬금속이 녹는점과 경도(硬度, 단단한 정도)가 낮아 물리적 충격이 있거나 고온에 노출 시 폭발이 일어나는
[헬로티] 고분자 기반 복합 고체 전해질 사용해 덴드라이트 성장 억제하고 온도 안정성 높여 ▲출처 : 전남대학교 신소재공학부 전남대학교 공과대학 신소재공학부의 박찬진 교수 연구팀이 4일 복합 고체 전해질을 적용한 전고체 배터리를 개발했다고 밝혔다. 박찬진 교수팀의 이번 연구는 기존 고체 전해질의 약점이었던 이온전도도, 전극과의 계면 안정성, 기계적 성질에 관한 문제를 해결했다. 해당 연구 결과는 ESS(에너지저장장치), 모바일기기, 의료기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 현재 전기차 등에 보편적으로 쓰이는 리튬이온 배터리에는 통상 유기계 액체 전해질이 사용된다. 유기계 액체 전해질은 배터리 제조 시 편의성과 성능 면에서 장점이 있지만 불에 잘 타는 성질을 가지고 있어 화재 위험성이 높다. 최근 산발적으로 발생한 전기차 화재 사고의 원인으로 지목된 것도 액체 전해질을 사용한 리튬이온 배터리다. 화재 위험성이 높은 기존 리튬이온 배터리에 대한 대안으로 배터리의 전체 부품이 액체가 아닌 고체 재료로 구성된 안전한 배터리가 바로 전고체 배터리다. 하지만 전고체 배터리는 핵심 부품인 고체 전해질이 액체 전해질에 비해 이온전도도가 낮고, 전극과의 계
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