[미리보는 배터리 데이 2021]<2>'게임체인저' 전고체 배터리 R&D 동향 주목

#전고체 배터리는 '꿈의 배터리'로 불린다. 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리와 달리 고체로 된 전해질을 활용해 화재나 폭발 위험성은 적고 에너지 밀도가 높아 한 번 충전으로 더 오래 사용할 수 있기 때문이다. 전고체 배터리가 상용화되면 전기차 시장은 일대 전환이 예상된다. 현재 전기차가 안고 있는 안전 및 주행거리 문제가 단숨에 해결되기 때문이다. 글로벌 전고체 배터리가 기존 배터리 산업을 바꿀 '게임체인저'로 주목받는 이유다. 'K-배터리' 업계도 전고체 배터리 상용화를 위한 연구개발(R&D)에 박차를 가하고 있다. 전자신문사가 28일 개최하는 '배터리 데이 2021'에서는 전고체 배터리를 실제 개발하고 있는 기관과 기업이 최신 기술 동향을 다채롭게 소개한다.

리튬이온 배터리(왼쪽)와 전고체 배터리(오른쪽) 구조.

조우석 한국전자기술연구원 박사.

국내 전자·정보기술(IT) 대표 연구기관인 한국전자기술연구원(KETI)에서는 조우석 박사가 전고체 배터리 글로벌 동향과 도전 과제를 발표한다. 조 박사는 KETI 차세대전지센터에서 전고체 배터리 개발을 담당하는 전문가다. 지난해 12월 KETI가 국내 배터리 장비 업체 씨아이에스에 전고체 전지 관련 소재 기술 이전 계약을 맺을 때 조 박사가 핵심 역할을 맡았다.

조 박사는 황화물계 전고체 전지를 소개한다. 황화물계 고체 전해질을 사용하는 전고체 전지는 물질 자체의 높은 이온 전도도와 무른 연성으로 입자를 조밀하게 압착할 수 있어 고용량의 대형 전지 제조에 적합한 소재로 알려져 있다.

그러나 대기 노출 시 수분과 쉽게 반응해 황화수소 가스가 발생, 전지 성능 저하 및 전지 제조 공정의 어려움으로 꼽혔다. KETI는 특정 조성 설계로 대기 노출 시에도 황화수소 가스 발생량을 4분의 1 수준으로 저감하는 기술을 개발했다.

조 박사는 황화물계 전고체전지에 대한 자세한 설명과 함께 상용화까지의 걸림돌, 해결해야 할 과제들을 설명할 예정이다.

오인철 이수화학 연구개발본부장.

오인철 이수화학 연구개발본부장은 '황화물계 고체 전해질 원료'를 주제로 발표에 나선다.

이수화학은 고체 전해질 원료 사업화를 위한 연구개발을 추진하고 있다. 석유화학 중심인 이수화학이 배터리 소재 사업을 추진하는 건 이번이 처음으로, 황화수소를 다룬 기술력과 경험을 바탕으로 고체 전해질의 주원료인 황화리튬(Li2S) 상용화를 준비하고 있다. 이수화학이 배터리 소재 사업 추진 이후 대외 행사에 나와서 회사 기술을 소개하는 것은 '배터리 데이 2021'에서가 처음이다.

황화리튬은 황화물계 고체 전해질의 주요 원료로 주목받고 있지만 가격이 비싸고, 충·방전 과정에서 일정 사이클을 구현해야 하는 상황이다. 이수화학은 황화리튬 제조 가격을 낮추고 대량 생산하는 등 상용화하기 위한 기술 동향을 발표한다.

정혁 코스모신소재 연구소장.

정혁 코스모신소재 전지소재 연구소장은 전고체 배터리의 또 다른 핵심 소재로 꼽히는 '단결정 양극재'에 대해 발표한다. 국내 대표 양극재 업체인 코스모신소재는 하이니켈 양극재 제조를 위한 전구체 원료를 국산화하는 기술력을 갖춘 몇 안 되는 곳 가운데 하나다. 코스모신소재는 삼성SDI, KETI와 협력해 내년 상용화를 목표로 단결정 양극재 개발에 속도를 내고 있다.

단결정 양극재는 기존 다결정 양극재의 최대 단점으로 지목된 입자 내구성 강화를 위해 하나의 입자로 구성됐다. 코스모신소재는 전구체 원료를 내재화하면서 고순도 양극재를 구현, 전고체 배터리 상용화를 앞당기겠다는 목표다. 코스모신소재의 양극재 개발을 진두지휘하는 정 연구소장은 단결정 양극재 및 하이니켈 양극재 기술에 대해 상세하게 소개한다.

'배터리 데이 2021' 사전 등록은 오는 27일까지 행사 홈페이지(www.sek.co.kr/2021/battery)에서 진행된다.

윤건일기자 benyun@etnews.com, 김지웅기자 jw0316@etnews.com