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SK넥실리스, 전고체 배터리용 집전체 개발 성공

SKC 이차전지용 동박사업 투자사 SK넥실리스가 제품 다변화로 전기차 캐즘(일시적 수요 둔화) 돌파를 모색한다. SK넥실리스는 화재 위험이 적은 전고체 배터리용 집전체 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 전고체 배터리는 기존 액체 전해질을 고체로 대체한 것으로, 안전성이 높아 '꿈의 배터리'로 불린다. 고체 전해질은 온도 변화에 따른 반응이나 외부 충격으로 인한 누액 위험이 없어 상대적으로 화재 발생 가능성이 낮은 것으로 알려졌다. SK넥실리스가 이번에 새로 개발한 전고체 배터리용 집전체는 니켈박과 니켈-도금박, 그리고 니켈-합금박이다. 이들 제품은 전고체 배터리에 특화된 제품으로 배터리 부품에서 발생하는 부식 문제를 해결할 수 있도록 고안됐다. SK넥실리스는 향후 OEM·배터리 제조사와의 협업을 통해 이번에 개발한 집전체의 성능과 활용 가능성에 대한 검증을 마무리하고 시장을 선점해 나갈 계획이다. 전고체 배터리와 함께 차세대 배터리로 손꼽히는 리튬 메탈 배터리용 집전체 제품 개발에도 박차를 가한다. SK넥실리스는 독자적으로 보유한 레시피 기술을 바탕으로 내년까지 리튬 메탈 배터리 전용의 고기능성 집전체 제품 개발을 완료하겠다는 계획이다. 이를 위해 정부 주도로 진행 중인 차세대 배터리 개발 위한 배터리·소재사 얼라이언스 국책 과제에 참여해 다수의 기업과 공동 개발도 진행 중이다 SKC 관계자는 “SK넥실리스가 보유한 압도적인 제조 기술을 바탕으로 차세대 배터리 고객사 요구에 부합하는 제품을 공급할 것”이라며 “앞으로도 지속적인 연구개발(R&D)을 통해 제품 다변화를 추진해 전기차 캐즘을 돌파해 나가겠다”고 말했다.

2025.02.04 10:24류은주

"비상 경영 돌입" 포스코퓨처엠, 작년 영업익 7억원…98% ↓

포스코퓨처엠은 연결 기준으로 지난해 매출액 3조 6천999억원, 영업이익 7억원, 당기순손실 2천313억원을 기록했다고 3일 발표했다. 전년 대비 매출은 22.3%, 영업이익은 98% 감소하고 순이익은 적자 전환했다. 지난해 4분기 기준으로는 매출 7천232억원, 영업손실 413억원, 순손실 2천759억원을 거뒀다. 전년 동기 대비 매출은 36.9% 감소하고 영업손실은 44% 개선됐다. 순손실은 170% 확대됐다. 배터리소재 사업은 지난해 매출 2조 3천399억원, 영업손실 369억원을 기록했다. 양극재 사업은 글로벌 전기차 판매량 증가와 전기차 신모델용 제품 공급 개시에 따라 고부가 제품인 하이니켈 제품 중심으로 판매량이 전년 대비 소폭 증가했다. 그러나 리튬, 니켈 등 주요 원료 가격 하락으로 판매가가 크게 하락하며 매출은 전년 대비 30.4% 감소한 2조 1천856억원을 기록했다. 일부 제품 및 원료 불용재고에 대한 평가손실 436억원 계상으로 수익성도 감소했다. 음극재 사업 측면에선 천연흑연 음극재 부문에서 중국산 저가제품 공세로 판매량이 감소하고 원료인 흑연 가격 하락 영향으로 판매 가격도 하락했다. 인조흑연 음극재 부문 역시 가동 초기 높은 제조단가로 인한 재고 평가손실이 반영돼 매출이 전년 대비 30.4% 감소한 1천543억원을 기록하고 영업이익은 적자로 돌아섰다. 기초소재 사업에선 매출 1조 3천600억원, 영업이익 376억원을 기록했다. 내화물은 전로 수리 증가로 이익이 늘었으나 화성·라임(생석회)에서는 고정비가 증가하며 수익성이 저하됐다. 포스코퓨처엠은 자산가치의 건전성을 제고하기 위해 사업 현황을 선제적으로 반영, 손상차손을 인식해 당기순손실이 발생했다고 설명했다. 포스코퓨처엠은 캐즘 이후의 성장을 대비하기 위해 비상경영 체제에 돌입한다. 시장 수요 위축과 더불어 주요 시장인 미국의 새 행정부 출범 등 글로벌 정책 불확실성이 어느 때보다 커지면서 선제적 위기 대응을 통해 사업 경쟁력을 확보하고 미래 성장에 대비할 계획이다. 엄기천 사장은 지난달 17일 사운영회의 직후 전 임원과 함께 비상경영 계획을 공유하고 제조·사업 경쟁력 강화와 위기 극복에 대한 의지를 다졌다. 이 자리에서 엄 사장은 "제조 경쟁력 강화와 혁신적인 조업 역량을 확보하는 데 매진하고, 회사의 미래를 준비하기 위한 투자 사업은 지속 검토해 나가되 비핵심 자산은 과감하게 조정해 나가는 등 회사 경영진들은 주요 경영 아젠다들을 철저하게 수익성 확보 관점에서 검토해 달라"고 당부했다. 포스코퓨처엠은 생산성 혁신과 함께 R&D 강화로 제품 포트폴리오를 다양화하기로 했다. 프리미엄 제품인 하이니켈 양극재 외에도 고전압 미드니켈, 고망간(LMR), 리튬망간인산철(LMFP) 양극재 등 중저가 신제품을 개발한다. 음극재에서도 저팽창 천연흑연 음극재, 고용량 실리콘탄소복합체(Si-C) 음극재 등 고부가제품 개발을 통해 글로벌 시장을 선점한다는 계획이다. 포스코퓨처엠은 포스코홀딩스 미래기술연구원, 포항산업과학연구원(RIST), 포스텍 등과 협업해 미래 시장을 주도할 차세대 전지용 소재 개발에도 적극 나서고 있다고도 강조했따. 특히 미래 배터리 산업의 게임체인저로 주목받고 있는 전고체 배터리 양극재뿐만 아니라 건식 전극용 양극재, 리튬메탈 음극재 등도 선행 개발 중이라는 설명이다. 전고체 배터리 양극재의 경우 2028년 양산을 목표로 국내외 3개 이상의 고객사와 테스트를 진행하고 있고, 건식 전극용 양극재와 리튬메탈 음극재도 2028년 양산을 위해 고객사 테스트를 진행 중이라고 밝혔다.

2025.02.03 14:38김윤희

ETRI, 폭발없는 차세대 전고체이차전지 상용화 "코앞"

폭발 위험없는 전고체이차전지 핵심기술이 개발됐다. 전고체이차전지는 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 주목 받는다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 제조 공정이 간단하면서도 얇고 견고한 고체 전해질막을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구성과는 에너지 소재 분야 국제 학술지인 '스몰'지 온라인에 지난해 말, 표지논문으로 게재됐다. 일반적인 전고체 이차전지에는 막 내구성을 높이기 위해 두께가 수백 ㎛에서 1㎜까지 두껍게 사용한다. 그러나 이 같이 두껍게 제조할 경우 에너지 밀도 손실이 크게 발생한다. 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 기계적인 힘을 가할 때(전단) 쉽게 섬유화하는 바인더 소재를 기반으로 용매를 쓰지 않는 건식공정으로 초박막형 고체전해질막을 제작했다. 분리막 두께는 기존에 상용화된 리튬이온전지(10~20㎛) 범주에 들어가는 18㎛다. 연구진은 "셀 부피를 대폭 감소시켜 고에너지밀도 및 고성능을 구현했다"며 "1㎜ 두께의 후막형 고체전해질막 대비 최대 10배 이상 에너지 밀도를 높인 셈"이라고 설명했다. 연구진은 충·방전 간 이온전달속도를 향상시킬 경우 동시에 셀 부피 및 무게를 대폭 줄일 수 있어 고에너지 밀도를 갖는 전고체 이차전지 개발이 가능할 것으로 예상했다. 연구진은 또 바인더 소재의 분자량과 견고하게 얽힘 정도 간 상관관계를 규명하고, 공정 표준도 제시했다. 특히,고분자 바인더의 분자량과 섬유화시 얽힘 정도의 상관관계를 구조 분석을 통해 정량화했다. 전단 과정에서 공정 온도 및 시간을 최적화해 최대 98%의 고분자 바인더 섬유화를 유도, 강한 얽힘 구조의 바인더 네트워크를 형성시켰다. 스마트소재연구실 박영삼 박사는 “가격경쟁력을 갖춘 전고체 이차전지 상용화 가능성이 높을 것"으로 내다봤다. 연구책임자인 스마트소재연구실 신동옥 박사는 "그동안 난제였던 고체전해질막의 초박막화를 간단하고 빠른 공정으로 해결한 것"이라며 "초박막 고체전해질막이 적용된 파우치형 셀을 제조, 안정적인 충·방전 결과도 확인했다"고 말했다. 신 박사는 또 "실험실에서 연구하는 고체전해질막 두께는 보통 500㎛ 수준"이라며 "그런 의미에서 보면 이번에 공개한 18㎛는 상용화가 가능한 두께"라고 덧붙였다. ETRI는 이번 연구결과를 바탕으로 이온전도 성능 향상 및 전극과의 안정적인 계면 제어를 위한 연구를 진행할 예정이다. 이 연구는 ETRI 신동옥 박사와 박영삼 박사가 교신저자로, UST 윤석윤 석·박통합과정생이 1저자로 참여했다. ETRI 자체 사업과 산업통상자원부, 국가과학기술연구회 지원을 받았다.

2025.01.16 10:46박희범

SK온 '전고체 배터리' 연구 성과 2건 국제 학술지 게재

SK온이 전고체 배터리 연구개발 성과를 잇따라 발표하고 기술력 강화에 박차를 가한다. 도전적인 기술 탐색과 다양한 파트너십을 통해 제조 공정 및 소재 혁신을 이끌고 차세대 배터리 경쟁력을 키운다는 전략이다. SK온은 국내 유수 대학·기관과 함께 진행한 전고체 배터리 연구개발과제 결과물이 논문으로 작성돼 최근 국제 학술지에 연이어 게재됐다고 13일 밝혔다. 일부 연구 결과에 대해서는 국내외 특허 출원도 완료했다. SK온이 김진호 한국세라믹기술원 박사 연구팀과 함께 진행한 연구는 초고속 광소결 기술을 적용한 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화가 핵심이다. 인쇄 회로 기판 공정에 주로 활용되는 광소결 기술을 배터리 제조에 접목시킨 획기적인 연구라는 평이다. 해당 연구를 다룬 논문은 에너지·화학 분야 저명한 학술지인 'ACS 에너지 레터스'에 표지 논문으로 실렸다. 논문 저자 9명 중 6명이 SK온 구성원이다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리로 이른바 '꿈의 배터리'로 불린다. 고체 전해질 종류는 크게 황화물계, 산화물계, 고분자계로 나뉜다. 산화물계 전해질 소재는 리튬이온 이동 경로 및 기계적 강도 증가를 위해 일반적으로 1천도 이상의 고온 및 10시간 이상의 열처리 공정을 요구한다. 하지만 제조 원가 부담과 더불어 소재의 취성 파괴(재료가 파괴될 때 변형 없이 갑자기 부서지는 현상)와 같은 취약점이 대두되며 대(大)면적화가 과제로 여겨졌다. SK온은 빠른 속도와 저온 열처리가 특징인 광소결 기술을 해법으로 제시했다. 연구진은 조사된 빛 에너지의 손실을 최소화하는 유색 무기 안료를 발견해 산화물 전해질 소재에 적용시켰다. 이와 함께 선택적으로 수 초안에 열처리를 가능케 하는 초고속 광소결 기술을 활용, 최적의 균일성을 갖는 다공성 구조체를 만드는 데 성공했다. 더 나아가 연구진은 초고속 광소결 기술로 제조된 산화물 내부에 고분자 전해질을 포함하는 고분자-산화물 복합전해질을 성공적으로 구현했다. 실험 결과 이 전해질이 적용된 배터리는 우수한 수명 특성을 나타냈다. SK온은 망간리치(LMRO) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 공개했다. 서울대학교 이규태 교수 연구팀과 진행한 이 연구는 에너지 소재 분야 국제학술지인 '어드밴스드에너지머티리얼스'의 표지 논문으로 지난달 발간됐다. LMRO 활물질의 열화 메커니즘을 상세히 규명해 성능 위주로 다룬 기존 연구와 차별화했다. LMRO 양극재는 니켈, 코발트보다 저렴한 망간이 기반이 돼 원가적 이점이 크다. 다만 기존 리튬이온배터리에 적용시 액체 전해질 부반응로 인한 가스 발생, 전압 강하·용량 감소 등의 난제가 있어 업계는 전고체 배터리 적용 가능성에 대해 연구해왔다. SK온은 고온·고전압 조건 아래 충·방전 중 LMRO 활물질에서 발생한 산소(O₂)가 황화물계 고체전해질을 산화시켜 열화가 발생하는 현상을 여러 분석을 통해 규명했다. 이를 해결하기 위해 산소 발생을 저감하는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법도 찾아냈다. 박기수 SK온 R&D 본부장은 “이번 성과는 SK온의 적극적 연구개발과 뛰어난 기술 역량이 학계·기관의 전문가들과 시너지를 만들어 이뤄낸 것”이라며 “SK온은 차세대 배터리 분야를 선도하기 위해 연구개발에 더욱 매진하겠다”고 말했다. SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이다. 각각 2027년, 2029년에는 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 대전 배터리연구원에 건설 중인 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 올해 하반기 완공 예정이다.

2025.01.13 08:41김윤희

삼성SDI, 'CES 2025' 혁신상 수상 배터리 소개

삼성SDI는 7~9일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 전자·IT 전시회 'CES 2025'에서 혁신 배터리 제품과 기술을 선보였다고 10일 밝혔다. 라스베이거스 중심가에 위치한 윈 호텔에 마련된 고객 초청 전시회에는 원통형 배터리, 전기차용 각형 배터리, 전력용 에너지저장장치(ESS) 솔루션 등 최신 제품이 대거 전시됐다. 특히 전시장에는 이번 행사를 앞두고 'CES 혁신상'을 받은 배터리 관련 대표 제품들과 함께 최근 업계에서 큰 관심을 받고 있는 전고체 배터리 기술도 공개됐다. 혁신 설계와 공정 기술을 적용해 안전성과 성능을 잡은 고밀도 장수명 전기차용 각형 배터리 '프라이맥스680-EV', 무선통신 기술로 구조를 단순화해 생산 효율과 품질을 높인 전기차 배터리 모듈 '프라이맥스680 모듈 플러스' 등이 업계 관계자 시선을 사로잡았다. 전력망에 연결만 하면 바로 사용할 수 있고 안전성도 이전보다 향상된 컨테이너식 ESS 'SBB 1.5'와, 고출력·고속충전 기술을 구현한 21700 원통형 배터리 '프라이맥스50U-파워'도 전시됐다. 고에너지 밀도 제품으로 개발되는 무음극 기반 전고체 배터리도 선보였다. 삼성SDI는 지난 2023년 말부터 고객사들에게 샘플을 공급하며 2027년 상용화를 목표로 하고 있다. 삼성SDI는 전시장에 전문 도슨트를 운영하며 해당 부스 방문객과 시장조사 기관 관계자들에게 사업 부문별 핵심 제품을 소개해 이해도를 높였다. 특히 삼성SDI는 이번 'CES 2025' 전시 주제를 '초격차 기술로 지속가능한 미래 실현'으로 정하고 혁신 기술력을 선보이는 데 집중했다. 최근 전기차 캐즘, 미국 트럼프 정부 출범 등에 따른 불확실성 등 여러 악재로 인해 배터리 업계가 어려운 시기를 거치고 있으나 선제적인 기술 혁신을 통해 미래를 준비하겠다는 의지를 담았다. 최근 고금리 등으로 인한 수요 부진과 전기차 및 배터리 관련 정책 불확실성 등으로 인해 업계 실적이 부진한 가운데서도 차별화 기술 개발 및 혁신에 꾸준히 투자함으로써 향후 다가올 '슈퍼사이클'에 대비하겠다는 것이다. 삼성SDI 관계자는 "초격차 기술력을 바탕으로 지속가능한 미래를 실현하기 위한 노력과 의지를 고객들에게 선보였다"며 "최고의 배터리 기술력과 품질을 직접 확인한 고객들로부터 좋은 반응을 얻을 수 있었다"고 말했다.

2025.01.10 12:04김윤희

삼성전기 "내년 소형 전고체전지 양산…갤럭시링부터"

[라스베이거스(미국)=류은주 기자] "소형 전고체 배터리는 내년 하반기 양산하고자 하는게 저희 바람입니다." 장덕현 삼성전기 사장은 8일(현지시간) 미국 라스베이거스 앙코르 호텔에서 기자간담회를 열고 이 같은 계획을 공유했다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온배터리보다 안정성이 높아 차세대 배터리로 주목받는다. 삼성전기는 스마트폰, 스마트링, 무선이어폰, 스마트워치 등 IT 기기에 탑재할 수 있는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발 중이다. 고체로된 배터리다 보니 기기 모양에 맞게 배터리를 만들 수 있어 안경테, 스마트링 등 굴곡진 기기에도 탑재가 용이하다. 이미 시제품 검증에 들어간 곳도 있다. 다만, 양산 시점을 확언할 수는 없다고 장 사장은 전했다. 삼성전기 예상 로드맵에 따르면 올해 갤럭시링 내년 갤럭시버즈 등에 탑재될 가능성이 높다. 장 사장은 "(전고체 배터리는)아직 세상에 없는 기술이라 양산을 해보기 전에는 모른다"며 "내부적으로 테스트를 엄청나게 하고 있는데, 어느 정도 자신감이 생겼을 때 양산 투자에 나설 예정이며 현재 시제품을 갖고 몇몇 고객과 얘기를 진행하고 있다"고 밝혔다. 또 "고객들은 기술만 된다면 쓰고 싶어 하기에 시장은 분명히 있다"며 "문제는 양산검증으로 개발 검증은 전체의 반이며, 대량 생산 시 불량 등을 체크해 사업성을 살펴봐야 한다"고 설명했다. 삼성전기는 반도체 산업의 '게임 체인저'로 불리는 유리기판도 미래 먹거리로 준비 중이다. 유리 기판의 경우 세종사업장에 파일럿 라인을 구축한 데 이어 올해 고객사 샘플 프로모션을 통해 2027년 이후 양산에 들어갈 계획이다. 장 사장은 "적극적인 고객도 있고 아직 지켜보자는 단계인 고객도 있으며, 몇몇 고객들과 협의중"이라고 밝혔다. 다만, 유리기판의 기술적 한계들을 해결하기 위한 노력도 병행 중이다. 장 사장은 "유리 기판에 층수를 올릴 때 잘 안붙는다는 의견이 있어 이러한 단점을 개선하기 위한 연구를 하고 있으며, 유리에다 구멍을 뚫어야 하므로 레이저 업체와도 역시 R&D를 진행 중"이라고 설명했다. 실리콘 커패시터는 조금 더 가시화된 먹거리다. 삼성전기는 지난해 고객에 실리콘 커패시터 샘플 공급을 시작했고, 올해 고성능 반도체 패키지용과 AI 서버용을 양산할 계획이다. 장 사장은 "올해 한 2개 고객을 잡았다"며 "양산 후 1~2년 내로 의미 있는 매출(약 1천억원 이상)을 해보고 싶다"고 말했다. 이어 "전장 카메라 역시 새로운 성장 동력으로, 렌즈가 굉장히 비싼 디바이스인데, 비싼 글라스 일부를 플라스틱으로 바꿔 하이브리드 렌즈로 차별화를 주고자 한다. 삼성전기는 이 밖에도 고체 산화물 수전해 셀·스택 등을 미래 먹거리고 제시했다. 장 사장은 "오늘 소개한 미래 사업 반만 성공해도 사실 평탄한 거라고 생각한다"며 "IT 시장이 폭발적으로 성장하진 않지만, 일부는 성장을 이어가고 있으며 작년 보다는 올해 분위기가 조금 더 좋을 것이라 생각한다"고 말했다.

2025.01.09 16:02류은주

韓·中에 밀린 日, 전고체 배터리로 자존심 회복 노린다

과거 이차전지 분야서 가장 앞섰지만 현재 한국과 중국에 밀린 일본이 차세대 배터리로 자존심 회복을 노린다. 일본은 세계 최초 리튬코발트계(LCO) 전지 상용화에 성공하며 1990년대 세계 배터리 점유율 98%를 차지했으나, 2010년 이후 한국과 중국에 밀리며 현재는 자동차 배터리 시장 점유율이 5% 이하(작년 1~10월 기준·파나소닉 3.7%)로 떨어졌다. 5일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 일본은 세계에서 가장 많은 전고체배터리(ASSB) 관련 특허를 보유하고 있으며 꾸준히 공급망을 구축하며 대량 양산을 준비 중이다. 일본 정부는 2030년까지 일본 기업 배터리 시장 점유율 20% 회복을 목표로 총 54조5천억원에 달하는 민관 투자를 단행하기로 하는 등 지원을 강화하고 있다. 일본 정부가 작년 발표한 '배터리 공급 보장 프로그램'은 2억2천400만 달러(약 3조원) 규모 보조금을 통해 전기차 산업 생태계를 육성하고 전고체 배터리 기술 개발을 지원한다는 내용을 담고 있다. 일본 경제산업성(METI)은 도요타, 이데미츠, 미쓰이 금속, TK 웍스 등 4개 기업 R&D 프로젝트를 승인해 ASSB 관련 소재 개발과 생산 기술 혁신을 촉진하고 있다. 트렌드포스는 일본 제조업체들이 기술적 강점을 바탕으로 전고체 배터리를 전기차에 우선 적용할 가능성이 높다고 관측했다. 다만 상용화 측면에서는 중국과 한국 경쟁 업체들보다 근소한 차이로 앞서는 상황이라고 평가했다. 중국과 한국 기업 중 일부는 2027년 전고체 배터리 상용화를 목표로 하고 있다. 이는 일본 기업들이 제시한 목표보다 앞선 시점이다. 트렌드포스는 "중국과 한국은 물론 유럽, 미국 등도 전고체 배터리 기술 개발에 나서고 있어 향후 상용화를 둘러싼 경쟁이 점차 심화할 것"이라며 "일본이 ASSB 시장에서 장기적으로 선두 자리를 유지하는 것은 상당히 도전적인 과제가 될 것"이라고 분석했다.

2025.01.05 12:00류은주

배터리 판도 바꿀 전고체 배터리, 어디까지 왔나

차세대 배터리로 주목받는 전고체 배터리 상용화를 앞두고 배터리 기업 간 기술 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 앞서 중국 상하이자동차는 2026년부터 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 판매한다고 밝혔으며, 도요타는 2027년 전고체 배터리 양산을 목표로 하며, 혼다는 올해 전고체 배터리 시범 생산라인을 구축했다. 국내 셀 사 중에서는 삼성SDI가 가장 빠른 2027년 전고체 배터리를 상용화할 계획이다. 28일 업계 등에 따르면 최근 중국 배터리 업체 파라시스에너지(이하 파라시스)는 전고체 배터리 개발 진행 상황을 공유했다. 파라시스는 자체 개발한 전고체 배터리 에너지 밀도가 400Wh/kg이 넘으며, 안정적인 셀 사이클을 유지하며 실제 테스트 단계에 들어섰다고 밝혔다. 앞서 파라시스는 500Wh/kg 에너지 밀도를 목표로 한다고 밝힌 바 있다. 이번에 개발한 샘플은 하이니켈 삼원계 양극재와 실리콘 고함량 음극재를 사용하는 황화물계 기반 배터리다. 파라시스에너지는 황화물계 외에도 산화물과 폴리머계 전고체 배터리 개발에서도 진전을 이뤘다고 밝혔다. 파라시스는 전고체배터리 개발에 앞서 총 3세대 반고체 배터리를 개발해 왔다. 1세대는 GAC 그룹, 지리 등 이미 완성차 업체에 납품을 완료했다. 2세대는 소량 양산 전 생산 검증 테스트를 완료했으며, 3세대 반고체 배터리는 에너지 밀도가 최대 400Wh/kg에 달하며, 현재 자동차 등급 인증과 개발 과정을 진행 중이다. 미국 스타트업들은 전고체 배터리 기술에서 두각을 나타내며, 국내외 주요 완성차 및 배터리 제조사와 협력하고 있다. 미국 퀀텀스케이프는 폭스바겐, 빌 게이츠, 카타르 투자청(QIA), 콘티넨탈 등의 투자로 성장한 기업이다. 퀀텀스케이프는 최근 전고체 B샘플 'QSE-5 B' 생산에 성공했다고 밝히며 새해부터 대량 생산이 가능하다고 밝혔다. B샘플은 A샘플(최초의 샘플)을 기반으로 한번 이상 개선 작업을 거친 후 제작되는 샘플로 차량에서 작동하는 엔지니어링 샘플을 의미한다. 퀀텀스케이프는 구체적인 생산 가능 용량을 밝히진 않았지만, 전고체 배터리를 기가와트시(GWh) 규모로 생산할 수 있다고 설명했다. 국내 현대차와 LG화학과 협약을 맺은 팩토리얼 에너지도 미국 배터리 스타트업이다. 팩토리얼에너지는 최근 건식 음극 코팅 공정 사용한 배터리 샘플 셀 용량을 40Ah로 확장했다 밝혔다. 전기차 배터리 팩은 수백에서 수천 Ah에 달하지만, 단일 셀 기준에서는 약 40Ah~100Ah 정도 용량이 일반적인 것으로 알려졌다. 40Ah 전고체 배터리는 전기차용 단일 셀로 경쟁력을 갖춘 용량인 셈이다. 팩토리얼에너지는 최근 발표한 샘플은 에너지 밀도를 이전보다 최대 80% 향상했으며, 안전성·주행 거리·자동차 제조업체 비용 경쟁력을 한 단계 끌어올렸다고 자평했다. 국내에서도 전고체 배터리 관련 스타트업들이 있다. 솔리비스, 솔리텍 등이 대표적이다. 다만, 아직 소규모 샘플만 만들어 내는 수준에 머물러 있다. 삼성SDI은 파일럿 라인에서 생산된 샘플을 다양한 고객사에 공급하며 기술 검증을 진행 중이다. 상용화 수준인 C샘플 생산까지는 아직 시간이 더 걸릴 것으로 알려졌다.

2024.12.28 11:59류은주

퀀텀스케이프, 전고체배터리 출시 한 발짝…분리막 양산 성공

미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프가 전고체 배터리 출시에 한 발짝 더 다가섰다. 8일(현지시간) 퀀텀스케이프는 세라믹 분리막 생산 공장을 구축해 B-샘플 셀을 대량 생산하기 위한 기반을 마련해, 내년부터 B샘플 대량 생산이 가능하다고 밝혔다. 앞서 퀀텀스케이프는 3분기 사업 실적을 발표하면서 전고체 B샘플 'QSE-5 B' 생산에 성공했다고 밝혔다. 하지만 공정이 까다롭다 보니 소량 생산만 가능했다. 전고체 배터리 대량 생산을 위해서는 세라믹 분리막을 제조하는 시스템이 필요했는데, 이를 개발한 것이다. 전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리와 달리 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 분리막이 없는 경우와 세라믹 분리막과 같은 고체 분리막을 활용하는 경우로 나뉜다. 퀀텀스케이프는 세라믹 분리막으로 설계했으며, 자체 개발한 생산 공정을 '코브라'로 명했다. 구체적인 생산 가능 용량을 밝히진 않았지만, 전고체 배터리를 기가와트시(GWh) 규모로 생산할 수 있다고 설명했다. 퀀텀스케이프에 따르면 QSE-5 B샘플 에너지 밀도는 844Wh/L며, 12분 만에 10%에서 80%까지 충전할 수 있다. 퀀텀스케이프는 지난 10월부터 평가를 위해 자동차 제조사에 B샘플 배터리 셀을 배송하기 시작했다고 밝혔다. 퀀텀스케이프의 주요 파트너사로는 독일 폭스바겐, 중국 상하이자동차(SAIC) 등이 있다.

2024.12.09 10:13류은주

日 혼다, 전고체 배터리 시범 생산라인 구축…내년 1월 가동

일본 자동차 제조업체 혼다가 전고체 배터리 파일럿(시범) 생산 라인을 공개했다. 21일(현지시간) 혼다는 도치기현 사쿠라시에 위치한 R&D 부지 내 전고체 배터리 대량 생산에 필요한 공정을 복제한 시범 생산 라인을 구축했다고 밝혔다. 해당 라인 면적은 2만7천400㎡(약 8천300평) 규모로 ▲전극 재료 계량과 혼합 ▲전극 조립체 코팅 및 롤프레싱 ▲셀 형성 및 모듈 조립 등 각 생산 공정을 검증할 수 있는 설비와 장비를 갖췄다. 혼다는 내년 1월부터 시범 생산 라인에서 생산을 시작하고, 각 공정의 대량 생산 기술과 비용을 검증하며 배터리 셀 사양 개발도 병행할 예정이다. 혼다에 따르면 리튬 이온 배터리 생산 공정을 기반으로 롤프레싱 기술을 채택해 고체 전해질 층 밀도를 높이고 연속적인 프레싱이 가능한 자체 공정을 도입했다. 이를 통해 전해질과 전극 간 계면 접촉을 증대하고 생산성도 높이겠다는 전략이다. 또 양극과 음극 결합을 포함한 일련의 조립 공정을 통합해 셀 당 생산 시간을 대폭 단축한다고 밝혔다. 이 밖에도 전력 소비를 줄이고 간접 비용을 절감하기 위한 다양한 공정을 시도했다. 생산 공정 효율을 통해 혼다는 전고체 배터리 가격 경쟁력을 높이고, 전기차뿐 아니라 오토바이와 항공기 등 다양한 제품에 배터리를 확대 적용해 규모의 경제를 만들어 비용을 더 낮추겠다고 밝혔다. 혼다는 "태양광 패널과 연료 전지 제조 경험과 입증된 기술력을 바탕으로 전고체 배터리 분야에서도 빠르게 연구 개발을 진행해 2020년대 후반 대량 생산을 시작하겠다"고 밝혔다. 한편, 혼다는 2050년까지 모든 제품과 기업 활동의 탄소 중립을 목표로 한다. 2040년까지 배터리 전기차와 연료 전지 전기차가 세계 신차 판매량 100%를 차지하도록 한다는 계획이다. 오츠 케이지 혼다 R&D 컴퍼니 대표는 "전고체 배터리는 전기차 시대를 선도할 혁신 기술로, 자동차 발전을 이끌어온 엔진을 대체하며 전동화 핵심 요소가 될 것"이라며 "배터리 발전은 혼다의 변화를 이끄는 원동력이 될 것이라 믿으며, 시범 생산 라인 가동을 눈앞에 둔 지금, 중요한 이정표에 도달했다"고 말했다. 이어 "혼다는 전고체 배터리를 장착한 모빌리티 제품을 가능한 한 빨리 출시해 고객에게 새로운 가치를 제공하기 위한 도전을 계속할 것"이라고 덧붙였다.

2024.11.22 10:05류은주

소똥으로 고체연료 만든다…펠릿형태 압축·성형

정부가 2030년까지 가축분(소똥)을 활용한 고체연료 하루 4천톤 사용을 목표로 매년 자동차 110만대 분 온실가스를 감축한다. 환경부는 8일 농림축산식품부·한국남부발전·농협경제지주(대표 안병우)와 함께 서울 농협카드 본사에서 '가축분 고체연료 활용 활성화를 위한 업무협약'을 체결했다. 이번 협약은 농축업·산업계 온실가스 저감 및 수계지역 퇴비 사용 완화를 통한 녹조 예방을 위해 가축분 고체연료의 활용을 촉진하고자 마련됐다. 가축분 고체연료는 축사에서 수거한 다량의 소똥(우분)을 건조해 펠릿형태로 압축·성형, 재활용한 친환경 에너지연료다. 기존에 발전소에서 사용하는 우드펠릿과 비교해도 발열량 등 품질이 유사하다. 환경부는 지난 3월 고체연료 보조원료 확대를 위한 실증특례를 허용하고, 농식품부는 같은 해 6월 남부발전 시험연소 등을 추진하는 등 고체연료 활성화를 추진했다. 남부발전은 지난 6월 가축분 고체연료 시험연소를 시행, 일부 품질개선이 이뤄지면 화석이나 다른 바이오연료를 대체하는 친환경 에너지로 활용 가능성을 확인했다. 남부발전은 협약에 따라 참여기관들과 연구개발, 기술지원, 재정적·제도적 지원 활동을 통해 가축분뇨 고체연료의 안정적 공급 및 활용 기반을 마련할 계획이다. 가축분을 고체연료로 전환해 석탄 등 화석연료로 대체하면 ▲100만톤 기준 약 60만톤 수준의 온실가스 감축 ▲바이오매스 에너지원의 다변화 ▲지역 사회 환경 문제 해결에 기여할 것으로 기대된다. 이번 협약을 계기로 2030년까지 고체연료 하루 4천톤 사용을 목표로 생산시설 확충, 고체연료 품질개선 및 수요 확대 등이 지속해서 추진된다. 환경부는 이 같은 목표가 달성되면 수질 개선 및 녹조 예방 효과는 물론 연간 160만톤의 온실가스 감축효과를 기대했다. 이병화 환경부 차관은 “이번 업무협약을 통해 그간 녹조 발생의 주요 원인으로 간주된 소똥으로 석탄 등을 대체할 수 있는 연료를 생산하면서 수질오염까지 줄일 수 있는 획기적인 수단과 방법을 마련했다”며, “앞으로도 가축분뇨를 적정하게 처리하기 위해 정부 부처 간 협업에 그치지 않고 농축산업계·발전사 등 다양한 이해관계자와 지속해서 협력할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 박범수 농식품부 차관은 “이번 협약에 따른 남부발전 고체연료 사용은 대형 산업시설의 고체연료 사용 첫 사례로서 산업계에 고체연료 본격 활용을 알리는 신호탄이 될 것”이라고 전했다. 김준동 남부발전 사장은 “이번 협약은 친환경 에너지 생산을 위한 중요한 첫걸음으로 가축분뇨를 활용한 고체연료 생산·활용은 경제적 편익은 물론, 환경과 사회적 가치를 동시에 창출할 수 있는 혁신적인 접근”이라며 “정부 부처 및 유관기관과 긴밀히 협력해 설비 최적화와 함께 품질개선을 통해 가축분 고체연료 활성화에 기여하겠다”고 밝혔다.

2024.11.10 23:45주문정

SFA, '전고체 배터리' 검사기 수주…미세 결함 검출 역할

에스에프에이(대표 김영민, 이하 SFA)는 국내 주요 고객사로부터 전고체 배터리 전용 3D CT 검사기와 특수검사기를 수주한 것으로 8일 알려졌다. SFA의 전고체 배터리용 3D CT 검사기는 기존의 리튬이온전지용 검사 기술을 응용해 전고체 배터리 내부 셀 스택의 불량을 3차원 입체 모델링 방식을 통해 검출하는 장비다. 2차원 평면 방식의 엑스레이 검사기 대비 정확성을 제고할 것으로 평가받는다. 특수검사기는 전고체 배터리 셀 외관의 미세 결함을 검출하는 장비다. 전고체 배터리는 내부 구조가 매우 복잡하고 미세한 결함이 성능에 큰 영향을 미치는 탓에 낮은 수율이 양산 본격화의 주요 걸림돌로 작용하는 상황이다. SFA는 디스플레이에서 축적한 진공 기술 등을 활용해 미세 결함을 효과적으로 검출할 수 있는 전고체 배터리 전용 특수검사기를 새롭게 선보여 수주에 이르렀다. SFA는 리튬이온 배터리에 이어 전고체 배터리에서도 턴키 수행 역량을 확보하기 위해 역량을 집중하고 있다. 전극 공정에서는 계열사인 씨아이에스와의 기술 협력을 통해 레이저 기반의 하이브리드 건조 기술 도입을 준비한다. 조립 공정에서는 셀 컷팅 장비, 스택장비 및 용접장비 등의 다양한 공정장비를 개발하고 있다. 화성 공정에서는 국책과제 진행으로 확보한 기술 기반으로 전극과 분리막의 미세한 화학적 결합 상태를 분석할 수 있는 SEM검사기도 개발하고 있다.

2024.11.08 14:51김윤희

中 CATL 전고체배터리 시제품 테스트...인력만 1천 명

중국 배터리 기업 CATL이 소용량 전고체 배터리 테스트를 시작한다. 6일 중국 언론 완뎬오토에 따르면 CATL이 최근 황화물 방식으로 만든 전고체 배터리 20Ah 시제품 테스트 단계에 진입한다. CATL은 올해 전고체 배터리 연구개발 투자를 늘리면서, 이미 전고체 배터리 연구개발 인력을 1천 명으로 확대했다. 매체가 인용한 관계자에 따르면, CATL은 최근 삼원계 리튬 배터리의 에너지 밀도를 500Wh/kg로 늘렸다. 이는 기존 배터리 보다 40% 이상 높아진 것이다. 단 충전 속도와 순환 수명은 아직 기대치에 이르지 못했다. 전고체 배터리 시제품 테스트 공정은 통상 1Ah부터 시작해 대용량으로 진행된다. 1Ah 시제품 단계에서는 배터리 재료의 우열을 테스트하며, 10Ah 시제품으로는 주로 배터리의 성능을 테스트 한다. 20Ah 시제품 단계에서는 배터리 솔루션의 초기 모델을 정하고, 생산 기술에 대한 모색을 하게 된다. 20Ah 용량은 전기 자전거, 전동킥보드, 전동스쿠터 등에 장착될 수 있는 용량이다. 지난 4월 중국 언론 졔몐신원에 따르면 CATL의 우카이 수석 과학자는 2027년까지 전기차용 전고체 배터리 성숙도 평가 기준 7~8단계(1~9단계 중)에 도달하는 게 목표라고 밝힌 바 있다. 현재는 4단계 수준이라고 덧붙였다. 7~8단계는 전고체 배터리의 소량 생산이 가능하지만 대량 생산에는 아직 원가 등 문제가 있는 단계다. CATL의 청리우췬 회장 역시 올해 3월 영국 파이낸셜타임즈와 인터뷰에서 전고체 배터리를 언급하면서, 아직 기술의 성과가 충분치 않으며 내구성이 부족하고 안전 문제가 남아있다고 언급한 바 있다.

2024.11.07 08:36유효정

'3분기 호실적' 삼성전기, AI·전장으로 4분기 난관 돌파

삼성전기가 AI·전장 등 고부가 사업 확대로 올 3분기 매출 및 영업이익 모두 성장세를 이뤄냈다. 그러나 당초 증권가 컨센서스 대비 수익성이 부진했으며, 올 4분기 MLCC 출하량 감소가 예상되는 등 대외적인 불확실성도 여전한 상황이다. 이에 삼성전기는 고부가 제품의 공급을 지속 늘려나갈 계획이다. 나아가 실리콘 커패시터, 전장용 하이브리드 렌즈 등 중장기적인 성장 동력도 확보하고 있다. 특히 실리콘 커패시터의 경우 올 연말부터 반도체 고객사에 양산 공급을 시작하는 등 뚜렷한 성과를 거둘 것으로 예상된다. ■ 고부가 MLCC·FCBGA로 AI·전장 시장 겨냥 삼성전기는 지난 3분기 연결기준으로 매출 2조 6천153억원, 영업이익 2천249억원을 기록했다고 밝혔다. 전년동기 대비 매출은 2천586억원(11%), 영업이익은 368억원(20%) 증가했다. 전분기 대비로는 매출이 427억원(2%), 영업이익이 134억원(6%) 늘었다. 다만 올 3분기 영업이익은 기존 증권가 컨센서스인 2천526억원을 밑돌았다. 삼성전기는 "AI·전장·서버 등 시장 성장으로 AI용 MLCC 및 전장용 카메라 모듈과 서버용 반도체 패키지기판 등 고부가 제품 공급이 늘어 전년 동기, 전분기 대비 실적이 개선됐다"고 설명했다. 다만 4분기는 연말 계절성에 따른 부품 수요 감소 등으로 MLCC 전체 출하량이 소폭 감소할 것으로 관측된다. 이에 삼성전기는 기존 IT 위주에서 전장·산업용 등 고부가 제품 중심으로 거래선을 다변화하고 제품 경쟁력을 강화할 계획이다. 특히 AI 서버용 MLCC의 경우, 올해 관련 매출이 전년 대비 2배 이상 증가할 것으로 예상된다. AI 서버용 FCBGA 또한 CPU용을 중심으로 올해 매출이 전년 대비 약 2배 성장할 전망이다. AI 가속기용 제품도 양산이 시작될 예정이다. 삼성전기는 "4분기에는 외부 환경 불확실성으로 전분기 대비 약세 가능성이 있으나, 고부가 MLCC와 FCBGA 등의 성장 추세는 이어질 것으로 전망된다"며 "내년도에는 AI 서버의 고성장세 지속, PC 및 스마트폰에서의 온디바이스 AI 확산, 전장용 MLCC 사업 확대 등으로 전년 대비 성장할 것"이라고 밝혔다. ■ 실리콘 커패시터 등 미래 성장동력 확보 향후 삼성전기는 실리콘 커패시터, 전장용 하이브리드 렌즈, 모바일용 소형 전고체 전지 등 다양한 신사업에 진출할 계획이다. 실리콘 커패시터는 기존 MLCC 대비 고온·고주파 등의 환경에서 신뢰성이 높다. 발열 및 전력효율성을 높이는 데에도 유리하다. 덕분에 HPC(고성능컴퓨팅)과 모바일 분야에서 점차 활용처가 늘어나는 추세다. 삼성전기는 "AI 등 고성능 반도체 패키지기판을 중심으로 올 4분기부터 글로벌 반도체 업체향으로 양산을 시작할 예정"이라며 "내년에는 국내외 고객사로 공급망을 다변화할 계획"이라고 설명했다. 전장 카메라용 하이브리드 렌즈는 내년 양산 및 사업화를 준비하고 있다. 하이브리드 렌즈는 기존 카메라 소재인 유리와 플라스틱의 장점을 결합한 차세대 제품이다. 모바일용 소형 전고체 전지는 오는 2026년 양산을 목표로 하고 있다. 기존 리튬이온과 달리 산화물계 고체 전해질을 사용해, 안정성을 높이고 각형·원형 등 다양한 형태로 구현 가능한 것이 장점이다. 현재 삼성전기는 시제품을 제작해 웨어러블 기기 관련 고객사와 퀄(품질) 테스트를 진행 중인 것으로 알려졌다. 삼성전기는 "3개 제품 외에도 글라스(유리)기판 등도 기술 확보 및 제품 개발을 차질없이 진행 중"이라며 "향후에도 신사업 관련 진척 사항을 지속 공유할 것"이라고 밝혔다.

2024.10.29 15:36장경윤

美 배터리 스타트업, '전고체' B샘플 생산 시작

미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프가 전고체 배터리 B 샘플 생산을 시작했다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리가 액체 전해질을 사용하는 것과 달리 고체 전해질을 사용해 에너지 밀도를 크게 높이면서도 폭발 위험을 획기적으로 줄이고, 극저온이나 고온 등 환경에서도 사용이 가능해 '꿈의 배터리'로도 불린다. 퀀텀스케이프는 23일(현지시간) 3분기 사업 실적을 발표하면서 전고체 B 샘플 'QSE-5 B' 소량 생산을 개시했다고 밝혔다. 생산된 샘플은 완성차 기업에 공급돼 전기차 탑재를 위한 테스트를 거칠 예정이다. B 샘플은 초기 제품 개발 단계에서 제작되는 최초의 샘플인 A 샘플을 보완해 고객사에 시제품으로 공급되는 샘플이다. 최종 단계인 C 샘플까지 고도화된 뒤 양산이 결정된다. 퀀텀스케이프의 전고체 배터리 B 샘플은 21.6Wh의 전력량을 지원하며 리터당 800Wh 이상의 에너지 밀도를 구현했다고 밝혔다. 15분 내 배터리 용량 10%에서 80%까지 도달하는 고속 충전 기능도 갖췄다. 에너지 밀도와 비용, 배터리 수명 측면에서 이점이 있는 무음극 기술도 적용될 전망이다. 퀀텀스케이프는 지난 2022년 말 24층 구조 전고체 배터리 A샘플을 완성차 기업에 공급하기 시작했다. 회사는 내년부터 전고체 배터리를 양산하겠다고 지난 3월 발표했고, 7월에는 폭스바겐의 전기차 배터리 자회사 파워코와 셀 제조 라이선스 계약을 체결했다. 폭스바게은 퀀텀스케이프 지분 17%를 보유하고 있다. 국내 배터리셀사를 비롯해 업계 주요 기업들은 꾸준히 전고체 배터리 연구개발을 진행 중이나, 아직 상용화된 제품은 없는 상태다. 다만 CATL, 토요타, LG에너지솔루션과 삼성SDI 등이 수 년 뒤 전고체 배터리를 상용화하겠다고 밝힌 바 있다. 업계에선 주요 배터리셀 기업들이 전고체 배터리 양산 시점을 예고하면서 근시일에 상용화가 이뤄질 것이라는 기대감이 있다. 반면 기술 특성상 제품 개발 이후 양산 난이도가 매우 높고, 비용도 커 아직까진 상용화 가능성을 높게 보기 어렵다는 의견도 존재한다.

2024.10.24 09:50김윤희

'물리학 난제' 고온초전도체·초유체 비밀, 이번엔 풀릴까

국내 연구진이 현대 응집물질물리학의 화두인 고온초전도체나 초유체 현상의 비밀을 풀 실마리를 제시해 과학기술계 관심이 집중됐다. 과학기술정보통신부는 연세대학교 김근수 교수 연구팀이 세계 최초로 고체 물질 속에서 전자가 액체의 특징과 고체의 특징을 모두 갖는 '전자결정' 조각을 발견했다고 17일 밝혔다. '전자결정'은 헝가리 물리학자 유진 위그너가 1930년 대 제시한 이론이다. 위그너는 전자가 서로 밀어내는 힘 때문에 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 고체상태로 존재할 수 있다는 '위그너 결정'론을 제시했다. 이 이론으로 위그너는 1963년 노벨물리학상을 받았다. 김근수 교수는 지난 2021년 물리학계의 난제였던 '액체 금속의 전자구조'에서 제안한 이론 모델을 60년 만에 실측에 성공했다. 당시 김 교수는 흑린이라는 결정 고체 표면에 알카리 금속(나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘)을 뿌려 준 후 알카리 금속으로 도핑된 검은 인의 전자구조를 장비를 이용해 측정했다. 이번엔 같은 방법으로 방사광가속기를 이용해 전자결정 조각을 세계 처음 찾았다. 이 연구는 과기정통부 기초연구사업(글로벌 리더연구)의 지원을 받아 수행됐다. 2021년부터 오는 2017년까지 6년간 총 15억 원이 투입된다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처' 10월 17일(현지시간 10월16일 오후 4시) 게재됐다. 고체 물질 속에서 원자는 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 반면, 전자들은 마치 기체처럼 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 전압을 걸어 전자들의 흐름을 만들어 주면 전류가 발생한다. 전자들이 서로 밀어내는 힘으로 규칙적인 배열이 이루어져 움직일 수 없는 상태인 '전자결정'을 만들수 있으면 고온초전도체나 초유체와 같은 난제를 풀 단초가 될 것으로 물리학계가 보고 있다. 고온초전도체는 영하 240도 이상의 비교적 높은 온도에서 저항이 사라지는 물질을 말한다. 또 초유체는 극저온에서 점성이 사라지는 물질이다. 이들 두 물질은 양자컴퓨터나 의료, 반도체 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 김근수 교수는 "방사광가속기와 각분해광전자분광 장치를 이용해 전자의 에너지와 운동량을 정밀 측정했다"며 "미세한 전자결정 조각이 존재할 때 나타나는 독특한 불규칙성을 관측하는 데 성공했다"고 말했다. 방사광가속기는 미국 로렌스버클리국립연구소 'ALS 방사광가속기'를 활용했다. 전자결정 조각의 크기는 1~2㎚수준으로 머리카락 굵기의 1만분의 일보다 작다. 김 교수는 "이번 연구에서 발견한 전자 상태의 불규칙한 특성은 물질의 점성이 사라지는 초유체의 대표적인 특징과 유사하다"며 "이를 로톤(roton)이라 하는데, 오직 짧은 거리의 배열만 존재하는 결정 조각을 바탕으로 초유체와 로톤의 미시적 원리를 이해할 수 있을 것"으로 기대했다. 로톤은 1940년대 러시아 물리학자 란다우(1962년 노벨상 수상)가 초유체를 설명하기 위해 도입한 준입자다. 불규칙성이 특징이다. 김 교수는 "지금까지 학계에서는 전자의 규칙적인 배열이 있는 경우와 없는 경우를 이분법적으로 인식해 왔다”며 “이번 연구를 통해 짧은 거리의 배열만 존재하는 제3의 전자결정 상태를 인식하게 되었다는 점에서 이번 연구의 의의가 있다”고 밝혔다

2024.10.17 00:01박희범

中 비보, 'X200' 전 시리즈에 '반고체 배터리' 장착

중국 선두 스마트폰 브랜드 비보가 14일 'X200' 시리즈를 발표하면서 전 시리즈에 반고체 배터리를 탑재했다고 밝혔다. 비보에 따르면, X200 시리즈는 처음으로 3세대 실리콘 음극 기술을 적용했다. 비보가 '업계 최초'라고 소개한 3세대 실리콘 음극 기술은, 에너지 밀도를 기존 세대 대비 19.6% 높였다. 앞서 비보는 올해 3월 폴더블 스마트폰 'X폴드3'를 발표하면서 업계 최초로 2세대 실리콘을 적용하고 에너지 밀도가 780Wh/L이라고 밝힌 바 있다. 당시 이 에너지 밀도가 기존 흑연 배터리 대비 15.4% 높은 것이라고 소개됐다. X200 시리즈의 에너지 밀도를 높여 더 얇은 부피에서 더 큰 배터리 용량을 보유할 수 있게 됐다는 게 비보의 설명이다. 영하 20도씨의 극저온에서도 6시간 영상 녹화와 29.7시간의 통화를 지원한다고 강조했다. 사용자가 고화질 영상과 네비게이션 등 사용시 시스템온칩(SoC) 내부 작동 기제를 개선해 배터리를 더 절감할 수 있다고도 전했다. 비보 X200 시리즈에는 미디어텍의 '디멘시티 9400' 프로세서가 탑재되며, 최대 1.5km 거리에서 기지국 통신망없이 통화하는 비(非) 통신망 통신 기술도 적용된다. 이날 비보는 X200, X200 프로, X200 프로 미니 등 3종을 동시에 발표했으며, 가격은 X200이 4299위안(약 82만 4천 원)부터, 프로 버전이 5299위안(약 101만 6천 원)부터 프로 미니 버전이 4699위안(약 90만 원)부터 시작한다. 비보는 중국 배터리 기업 ATL과 공동으로 '블루오션 배터리 혁신 연구 실험실'을 설립해 배터리 기술을 개발하고 있다. 시장조사 업체 카운터포인트리서치에 따르면, 비보는 올 2분기 중국 내수 스마트폰 시장에서 18.5%의 점유율로 1위를 차지했다.

2024.10.15 08:42유효정

한·중 배터리 전쟁…차세대 배터리가 승부 가른다

"현재 한국 배터리 산업이 직면한 상황은 2010년 일본 배터리 산업 상황과 유사합니다. 한국의 맹추격에 일본이 당황했듯이, LFP 시장 급성장으로 한국이 중국에 역전당하는 모습을 보이고 있습니다." 강석훈 KDB산업은행 회장은 24일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 열린 이차전지 전문 콘퍼런스 'KABC 2024' 주제발표에서 이같이 말했다. 일본은 세계 최초 리튬코발트계(LCO) 전지 상용화에 성공하며 1990년대 세계 배터리 점유율 98%를 차지했으나, 2010년 이후 한국과 중국에 밀리며 현재 점유율은 14% 수준에 그친다. 강 회장은 "중국과의 격차가 쉽게 따라가기 어려울 정도로 커진 상황에서 결국 캐즘을 어떻게 극복하는지가 중요한 이슈"라며 "앞선 기술력을 통한 전고체와 같은 미래형 배터리 개발과 공급망 내재화 등이 중요하다"고 강조했다. ■ 美, 中 견제로 시간 얻은 K-배터리…전고체 등 차세대 기술 R&D 속도 김광주 SNE리서치 대표 역시 중국의 기술 굴기를 견제하기 위한 초격차 기술력을 강조했다. 김 대표는 "캐즘이라는 단어가 사실 대한민국에서만 쓰이지 중국은 캐즘이 아니다"며 "과거 일본의 배터리와 반도체를 벤치마킹했듯이, 이제는 중국의 배터리 산업과 국가 정책 등을 이제 역으로 우리나라에서 벤치마킹할 때가 됐다"고 일침했다. 그는 중국 업체들과의 가격 경쟁력을 갖추기 위한 기술력 강화를 역설했다. 김 대표는 "LFP 배터리 시장은 결국 가격 경쟁력이 중요한데, 국내 배터리사들이 내후년 LFP를 만들더라도 OEM에 공급하기 어려울 수 있다"며 "2026년보다 앞당겨서 속도를 내야 한다"고 제언했다. 이어 "배터리 화재 이슈가 있기 때문에 안정성이 높은 배터리를 만드는 것도 중요하다"며 "차세대 배터리가 그나마 중국보다 한국이 앞서기 때문에 무기를 빨리 만들어야 한다"고 덧붙였다. 그는 미국과 유럽의 규제가 중국 배터리기업 CATL 성장을 제어하고 컨트롤하는 역할을 하고 있다고 분석하면서, 현재 배터리 공급 과잉 상황이 해소되는 2027~2028년을 기회로 삼아야 한다고 조언했다. 김 대표가 언급한 차세대 배터리에는 대표적으로 전고체 배터리가 있다. 삼성SDI는 국내 배터리3사 중 가장 빠른 2027년 상용화를 목표로 개발 중이다. 고주영 삼성SDI 부사장은 "중국 배터리 제조사들이 반고체 배터리부터 먼저 상용화하고 있지만 저희는 전고체 배터리를 먼저 상용화하기로 했다"며 "다른 경쟁업체들은 음극에 흑연과 실리콘을 사용하지만, 전고체 배터리에 무음극 기술을 적용했으며 다른 차세대 배터리에도 이 기술을 다 쓸 수 있다"고 설명했다. 이어 "전고체 배터리만 하는 것이 아니라 애플리케이션 별로 다르게 리튬황, 반고체, 소듐이온 배터리 등 다양한 차세대 배터리를 다 개발 중"이라고 밝혔다. SK온은 전기차 대중화를 가로막는 요소 중 하나인 전기차 열폭주 방지 기술 개발에도 열심이다. 안전화재 발생 시 배터리 팩 전체로 열이 번지지 않도록 안전성을 높인 S-PACK(팩)이 대표적이다. 이존하 SK온 연구위원(부사장)은 "내열성을 키우고 강도를 높인 분리막도 개발 중"이라며 "현재 고강도 분리막에 이중 고내열 코팅을 하는 것이 3세대고, 향후 고내열 고강도 분리막 원단에 고내열 이중 코팅(4세대)을 할 예정"이라고 밝혔다. ■ 美 견제 돌파구 찾는 CATL "LRS 모델 채택하고 해외자본 조달" 이날 CATL은 미국의 견제 속 세계 시장을 노리기 위한 다양한 전략을 발표했다. 차세대 기술 개발과 미국 규제를 회피하기 위한 사업 모델과 투자 방식을 강구하고 있다. CATL이 앞세우는 차세대 제품으로는 ▲배터리교체 기술 ▲센싱 플러스 배터리(10분 충전 500km 주행가능) ▲대형 트럭용 텍트란스 배터리(최대 15년 수명, 15분만 70% 충전) ▲ESS용 소듐이온배터리 등이 있다. 미국 정부는 CATL 등 중국 배터리 관련 업계를 겨냥한 규제를 강화하고 있다. 해외우려단체(FEOC) 지침 등이 대표적이다. FEOC가 생산한 배터리 부품을 장착한 전기차엔 IRA 보조금을 주지 않는다. 존 권 CATL 이사는 "7천500달러 세금 공제는 상당히 중요한 금액이며, 이 법안은 저희에게 큰 도전 과제가 됐다"며 "공급망 규제로 인해 미국에서 생산하고 판매하기 위해 'LRS 모델(라이선스, 로열티, 서비스 모델)'을 채택했다"고 말했다. LRS 모델은 예를 들어 전기차 생산업체인 포드, GM, 테슬라가 미국에서 공장에 투자하고 CATL이 해당 공장을 서비스하는 방식이다. 권 이사는 "글로벌 공급망 혼란은 유럽에서도 발생하고 있는데, 이러한 도전은 기술과 시장 혁신을 통해 해결될 것으로 생각한다"며 "그중 하나가 배터리 교환 기술로, 이 기술을 통해 전기차가 더 빠르게 확산될 수 있을 것이며, 단순한 이동 수단이 아닌 바퀴달린 스마트폰처럼 변할 것"이라고 강조했다. CATL은 미국 규제로 인해 다양한 투자 방법도 검토 중이다. 그는 "해외에서 조달한 자금으로 공동 투자뿐만 아니라 배터리 인프라 펀드에 투자하려고 한다"며 "다양한 자금 조달 방법을 모색하고 있다"고 했다.

2024.09.24 16:47류은주

삼성전기, 초소형 전고체 배터리 첫 개발…고객사 테스트 돌입

삼성전기가 '꿈의 배터리'라 불리는 전고체 배터리 개발에 성공했다. 현재 웨어러블 시장을 겨냥해 고객사와 품질 테스트를 진행 중인 것으로 알려졌다. 23일 업계에 따르면 삼성전기는 최근 웨어러블 디바이스용 초소형 전고체 배터리를 세계 최초로 개발했다. 이번에 개발한 전고체 배터리는 산화물계 소형 전고체 배터리다. 에너지 밀도는 200Wh/L급의 업계 최고 수준이다. 이는 리튬 이온 배터리보다 작은 사이즈로도 동등 수준의 에너지 밀도를 구현한 것으로, 삼성전기는 현재 시제품 평가 등 고객사 프로모션을 진행하고 있다. 전고체 배터리는 충방전에 필요한 전해질을 불연성 고체로 사용해 안전하고, 외부 충격에 견고하며 다양한 형태로 제작할 수 있고 초소형 크기로도 구현할 수 있다. 내부에 얇은 판을 말아서 배터리를 만드는 리튬 이온 배터리는 초소형화 제품의 경우 판이 접히는 부분에 주름 발생할 수 있고, 충전시 내부 부피 팽창으로 여분의 추가 공간이 필요해 초소형화에는 한계가 있다. 삼성전기가 개발한 산화물계 전고체 배터리로 초소형화의 한계를 극복했다. MLCC 공정과 유사하게 전극과 고체전해질 재료를 얇게 인쇄해 번갈아 쌓아 올린 후 절단하기 때문에 제작과정에서 주름이 발생하지 않는다. 또한 충전시 부피 변화도 매우 작아 여유공간이 필요 없으며, 리튬이온전지에서 필요한 분리막도 필요하지 않아 초소형화 구현에 성공했다. 삼성전기는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발하는데 MLCC의 기술 노하우를 적극 활용했다. 삼성전기는 산화물계 전고체 배터리 관련 다수의 특허를 확보해 사업화를 대비해 왔다. 최근 3년간 해외에 출원한 특허 수는 40여건에 이른다.

2024.09.23 09:14장경윤

한수원, 세계 첫 300kW급 중저온형 SOFC 시스템 실증 운전 착수

한국수력원자력(대표 황주호)은 두산에이치투이노베이션이 국책과제를 통해 개발한 300kW급 중저온형 고체산화물연료전지(SOFC) 시스템 성능 평가를 위한 실증 운전에 착수했다고 9일 밝혔다. 한수원은 실증 운전을 위해 지난해 발전용 연료전지 평가가 가능한 테스트베드를 구축했다. 이번 운전을 시작으로 앞으로 2천 시간에 걸친 장기 테스트를 실시할 예정이다. 한수원은 연료전지 성능과 안전성을 검증하고 연료전지 발전사업 추진을 위한 운전 데이터를 확보할 예정이다. 한수원 관계자는 “두산에이치투이노베이션이 개발한 중저온형 SOFC 시스템은 기존 SOFC 제품과 같은 전기효율을 가지면서도 약 200도 낮은 온도에서 작동하기 때문에 제품 수명이 길어져 차세대 연료전지로 주목받고 있지만 300kW 상용급 규모로 운전된 사례는 없었다”고 설명했다. 중저온형 SOFC시스템 생산을 담당하는 두산퓨얼셀은 기존에 가동 중인 발전용 PAFC 생산공장과 별개로 새만금 산업단지에 50MW 규모 SOFC 양산체제를 구축, 2025년부터 본격적으로 발전용 연료전지 시장에 진출할 예정이다. 공영곤 한수원 수소융복합처장은 “이번 실증 운전은 한수원이 직접 SOFC 성능을 검증하는 것으로 SOFC 운전·정비 기술을 확보하기 위한 첫걸음”이라며 “장기내구성을 검증한 후 다양한 에너지 융복합 분산발전 사업에 적용할 것”이라고 밝혔다. 두산퓨얼셀 관계자는 “이번 SOFC 개발은 그동안 해외 SOFC에 의존해 온 국내 연료전지 발전시장의 중요한 전환점이 될 것”이라며 “한수원과의 성공적인 실증을 통해 국내외에서 성장 중인 데이터센터 전력공급 사업 등 다양한 산업 분야에서도 조기에 성과를 낼 수 있도록 최선을 다해 수출 증대에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

2024.09.09 15:51주문정

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