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'리튬 이온'통합검색 결과 입니다. (36건)

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국정자원관리원 화재 진짜 원인은?…경찰 전담팀 수사 본격화

국가정보자원관리원 대전 본원 화재 사건에 대해 경찰이 본격적인 수사에 착수했다. 화재는 노후된 무정전 전원장치(UPS)용 리튬이온 배터리에서 시작된 것으로 파악됐다. 하지만 배터리 자체의 결함인지 아니면 작업 중 실수 때문인지는 아직 명확히 밝혀지지 않았기 때문이다. 대전경찰청은 28일 화재 원인과 경위를 집중 수사하기 위해 20여 명 규모의 전담 수사팀을 꾸렸다고 밝혔다. 수사팀은 리튬이온 배터리에서 불꽃이 발생한 경위와 배터리 분리 작업 당시의 절차와 현장 상황을 집중적으로 들여다볼 계획이다. 이를 위해 화재 당시 진행된 작업 과정을 조사하고 정밀 감식도 병행한다. 이번 화재는 지난 26일 오후 8시 15분경 대전 유성구 화암동 국정자원 5층 전산실에서 발생했다. 당시 UPS 리튬이온 배터리를 지하로 이전하는 작업이 진행 중이었다. 정부는 2022년 카카오 데이터센터 화재 이후 전산실 내 리튬이온 배터리의 화재 위험성을 줄이기 위해 UPS 배터리팩을 지하로 옮기는 작업을 추진해 왔다. 지금까지 두 차례 이설 작업이 완료됐으며 이번은 세 번째 작업을 준비하던 중이었다. 이 과정에서 배터리가 폭발하며 불이 시작된 것으로 알려졌다. 화재가 발생한 배터리는 2014년 8월 설치한 LG에너지솔루션 배터리셀이 적용된 UPS 시스템이다. 보증기간은 10년으로 이미 1년 이상이 경과된 상태였다. 일부에선 배터리 노후화로 인한 내부 결함이 화재 원인일 가능성을 제기하고 있다. 다만 국정자원이 지난 6월 실시한 정기 점검에서는 별다른 이상이 발견되지 않았던 것으로 전해졌다. 작업 중 전기 단락(쇼트)으로 인해 불이 붙었을 가능성도 지적된다. 전원을 완전히 차단하지 않은 상태에서 배터리 케이블을 절단했을 경우 단락으로 인해 불꽃이 발생했을 수 있다는 분석이다. 국정자원 측은 "전원을 차단한 후 약 40분이 지나 불꽃이 튀면서 발화한 것으로 확인됐다"고 설명하며 작업 중 실수라는 의견에 반대를 표했다. 경찰 관계자는 "화재 현장 1차 감식을 통해 확보한 시설 구성품 일부에 대한 감정을 의뢰했다"며 "28일에는 시설 내부에 대한 광범위한 합동감식을 진행했고 현장에서 반출해 보관 중인 배터리는 안정화 작업을 거쳐 국립과학수사연구원에 감정을 의뢰할 예정"이라고 밝혔다.

2025.09.28 18:56남혁우

국정자원 화재 근본 원인…"전산실에 서버·UPS 같이 있었다"

화재로 인해 국가자원 업무시스템 가동이 전면 중단된 대전 국가정보자원관리원이 전산실 내에 서버와 UPS를 같이 운용하고 있었던 것으로 드러났다. UPS 무정전전원장치는 한전의 전압이 불규칙하기 때문에 전기 공급을 일정하게 하는 역할을 한다. 특히, 배터리가 붙어 있어 정전 상황에서 바로 전기도 공급한다. 대개 20~30분 정도 제 기능을 하고, 이어 바로 전기 발전기가 가동에 들어가 전원을 공급한다. 슈퍼컴퓨터 UPS를 관리하는 KISTI 관계자는 "화재에 대비해 UPS와 발전기, 배터리는 건물 지하에 따로 두는 것이 기본"이라며 "30년 전 쯤 슈퍼컴에도 UPS에서 화재가 났었는데, 따로 둬 슈퍼컴 피해는 없었다"고 설명했다. 27일 오전 10시 30분 현재 유성구 긴급구조통제단과 국가정보자원관리원 측은 랙에서 리튬이온배터리를 분리하는 작업을 지행 중이나, 재발화 위험 등으로 작업 속도가 더딘 상황이다. 국가정보자원관리원과 유성소방소는 27일 오전 10시 14분 2차 브리핑에서 "UPS 리튬이온배터리 이동 작업을 진행하던중 불꽃이 튀며 화재가 발생한 것"이라며 "당초 화재가 난 5층만 기능이 마비됐으나, 냉온풍기가 고장나면서 현재는 2,3,4층 서버 모두를 셧다운 한 상태"라고 말했다. 이날 브리핑은 국가정보자원관리원 이상민 운영기획관, 정광용 시설운영팀장과 김기선 유성구 긴급구조통제단장 등이 나서 진행했다. 이상민 운영기획관은 "리튬이온배터리가 당초에는 불이난 5층 192개 만 피해가 예상됐으나 화재가 확산하며 바로 옆에 붙어 있는 배터리 192개에도 불이 번져 총 384개가 피해를 입었다"고 밝혔다. 화재 근본 원인도 파악됐다. 국가정보자원관리원 측이 서버실에 UPS가 같이 설치돼 있는 구조는 문제라는 인식아래 올해 사업비를 확보하고, UPS 리튬이온배터리를 지하로 옮기는 작업을 진행해 왔다. 국가정보자원관리원 UPS는 모두 6조, 16개 랙, 192개 배터리로 구성돼 있다. 이 가운데 최근 1조는 지하로 안전하게 옮겼고, 화재가 발생한 지난 26일에는 2조 이동 작업이 진행 중이었다. 5층에는 배터리 이동을 지원하는 인력 10여 명이 작업 중이었다. 이들은 우선 전원을 내린뒤 배터리와 케이블 분리 작업을 40여 분간 진행했다. 그러는 와중에 갑자기 배터리에서 불꽃이 튀며 화재가 확산됐다.. 정광용 시설운영팀장은 "배터리는 2010년 도입한 것"이라고 부연설명했다. 이에 앞서 김기선 긴급구조통제단장은 "199명과 장비 64대가 동원됐다"며 "현재 추가 화재에 대비하며, 배연 작업과 배터리 분리 작업을 진행 중"이라고 말했다. 김 단장은 "국가정보자원관리원 서버 보호를 위해 대량 방수를 하지 못하는 상황이어서 전산실 내부 온도가 160도에 달하는 등 소방대원 진입이 어려움이 있었고, 리튬배터리 특성상 열폭주 상황도 살피며 소량의 물로 전산실 내부 냉각 작업을 진행하다보니 시간이 많이 걸리고 있다"고 설명했다. 유성소방소 측은 지난 26일 오후 8시 20분께 첫 화재가 발생한 이후 이날 밤 11시께 5층 전산실 전원 차단 후 화재 진압 및 케이블과 배터리 분리 작업을 진행했으나, 불꽃이 추가로 발생해 작업이 중단됐다고 설명했다. 이후 새벽 3시 20분께 외부 유리창과 안쪽 격벽을 파괴하고 배연작업을 시행했다. 초진은 27일 새벽 6시 30분이나 2시간 10분 뒤인 8시 40분 일부에서 재발화가 진행되기도 했다.

2025.09.27 12:14박희범

국가정보자원관리원 배터리 화재…"데이터 피해 줄이려 물도 못뿌려"

대전 국가정보자원관리원 5층에서 지난 26일 오후 8시 20분께 LG에너지솔루션이 제조사인 리튬이온배터리 폭발로 화재가 발생한 가운데, 유성소방소가 데이터 피해 최소화 때문에 화재 진압에 애를 먹고 있다. 불이 잘 꺼지지 않는 리튬이온배터리 화재인 데다 국가정보자원관리원이 서버 내 데이터 피해를 최소화하기 위해 소화전 물을 최소화 해달라고 요청, 이에 유성소방소 측이 물 사용을 극도로 자제하고 있는 것으로 확인됐다. 리튬이온배터리 화재는 일반적으로 불이 난 배터리를 물속에 완전히 잠기도록 하는 침수 냉각 방식으로 소화한다. 27일 00시 51분 실시한 화재 중간 브리핑에서 유성소방서 측은 "현재 소방인력 91명, 소방차 등 장비 31대를 동원, 현재 화재를 진압 중"이라며 "물로 냉각시켜 진압할 수 있지만, 각종 전산 정보 서버로 인해 피해를 최소화하면서 최소한의 물로만 살포 중"이라고 설명했다. 이어 국가정보자원관리원 김창현 운영 총괄 과장은 "무정전 전원장치(UPS) 내 배터리 전원을 내리는 과정에서 화재가 발생한 것으로 파악 중"이라며 "배터리 이전 작업이 아니라, 이전을 위한 사전 작업으로 배터리 전원을 잠시 내려본 것"이라고 부연 설명했다. 이번에 화재가 발생한 배터리 제조사는 LG에너지솔루션으로 확인됐다. UPS 배터리 팩은 모두 192개로 파악됐다. 김 과장은 피해 규모에 대해 "현재 관리원 업무가 총 647개인데, 정확한 피해 규모는 사건 현장 진입이 안 돼 현재로는 파악이 어렵다"고 말했다. 행정안전부 자료에 따르면, 이번 화재로 정부24, 민원24, 홈택스, 정부 메일 시스템, 국민 신문고 등 총 70개 서비스가 먹통이다. 국가 정보망 백업 시스템과 관련해서 김 과장은 "광주와 대구 등에 백업 데이터가 있지만, 일부"라며 "상세한 것으로 파악한 뒤 얘기하겠다"고 덧붙였다. 또 화재 현장 부상자는 배터리 이전 작업 협력업체 직원인 것으로 파악됐다. 유성소방소 측은 "현재 배터리 팩은 화재가 난지 4시간이나 돼 거의 상당 부분 탔다"며 "연소 확대 저지에 최선을 다하고 있다"고 부연 설명했다. 한편 과학기술정보통신부와 행정안전부는 현재 위기경보 '경계'를 발령했다. 과기정통부는 소관 주요 행정시스템 장애에 대응하는 매뉴얼에 따라 긴급 상황판단 회의를 개최하고, 신속한 대응을 위해 "경계" 단계의 위기경보를 발령헀다. 과기정통부는 또 '위기상황대응본부'를 즉시 소집, 24시간 비상근무체제에 돌입했다.

2025.09.27 02:46박희범

"전기차 배터리, 리튬 20%만 쓰고 폐기"…재활용 대책은

호주 연구진이 폐기된 리튬이온배터리에 여전히 많은 전력이 남아 있다는 사실을 발견했다고 과학전문매체 라이브사이언스가 최근 보도했다. 호주 에디스 코완대학(ECU) 연구진에 따르면, 전기차에 사용되는 리튬이온배터리는 용량 20% 가량만 사용한 뒤 폐기되는 것으로 나타났다. 전기차용 리튬이온배터리는 성능이 80% 이하로 떨어지면 교체 대상이 되기 때문이다. 교체 대상 배터리는 전기차를 움직이기에는 부족하지만 용량 약 80%를 그대로 유지하고 있는 셈이다. ECU 연구진은 리튬 채굴 방식과 버려진 배터리에서 리튬을 추출하는 방식을 비교한 연구 논문을 발표했다. 연구 결과에 따르면, 채굴하는 방식과 비교했을 때 폐 배터리를 재활용할 경우 탄소 배출량은 61%, 에너지 사용량은 83%, 물 사용량이 79% 감소하는 것으로 조사됐다. 연구진은 버려진 배터리를 재활용해 일자리 창출 및 폐기물 감소와 같은 사회적, 경제적 이점을 가져올 수 있다고 제안했다. ECU 박사후 연구원이자 해당 연구 주저자인 아사드 알리는 "폐 배터리를 재활용하면 이미 순도 99%에 가깝게 정제되어 남아 있는 리튬에 접근할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리에서 니켈과 코발트도 회수할 수 있다"고 밝혔다. 연구진들은 많은 배터리가 사용되지 않고 방치되어 있으며, 이 폐기물이 계속 늘어날 것이라고 지적했다. 전 세계 리튬 이온 배터리 시장은 매년 13%씩 성장할 것으로 예상되며, 2026년까지 리튬 수요는 약 1천600㏏(킬로톤)에 달할 것으로 예상된다. 호주 정부 보고서에 따르면, 배터리 폐기물은 연간 13만 7천t(톤)에 달할 것으로 예상된다. 아사디 알리는 "채굴은 리튬 1t당 최대 37%의 이산화탄소를 배출한다. 재활용 공정은 채굴보다 탄소 배출량을 최대 61% 줄이고, 에너지는 83%, 용수는 79% 적게 사용한다"고 설명했다. 리튬이온배터리를 재활용하는 이점은 분명하나 연구진은 이를 위해 몇 가지 해결해야 할 과제가 있다고 강조했다. "혁신 속도가 정책 개발 속도를 크게 앞지르고 있으며, 배터리의 화학적 구성도 끊임없이 변화하기 때문에 배터리 재활용이 더욱 복잡해지고 있다"는 게 연구진의 설명이다. 하지만, 폐배터리 재활용은 수익성 있는 옵션처럼 보이며, 현재 세계 여러 곳에서 해당 기술을 적극적으로 개발하고 있다. 벨기에 배터리업체 유미코어(Umicore)와 미국 레드우드 머티리얼즈(Redwood Materials) 같은 기업들은 이미 전기차 배터리 재활용 기술을 선도하고 있으며, CATL 같은 중국 업체들은 중국에 재활용 공장을 건설하여 새 배터리용 소재를 재활용하고 있다.

2025.08.21 16:14이정현

리튬이온 배터리 수명 30% 개선은 했는데…

급속 가열로 하이니켈 양극재 수명 늘렸다 - 새로운 소결 공정으로 비정상 입자 성장 억제된 고효율 양극재 제조 리튬이온 배터리의 수명을 30퍼센트 가량 개선할 수 있는 기술이 개발됐다. 다만, 이를 적용하기 위해서는 대량화 기술 개발이 선행되어야 하는 한계가 있다. 한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 이현욱 교수 연구팀이 한미 공동으로 급속 줄 가열(rapid Joule heating) 기술을 기반으로 한 새로운 소결 공정을 제안, 리튬이온 배터리 수명과 율속(가장 느린반응) 특성을 향상시키는 데 성공했다고 11일 밝혔다. 연구에는 IBS 로드니 루오프(Rodney Ruoff) 교수와 성원경 박사, 강원대학교 진성환 교수, 미국 UCLA 위장 리(Yuzhang Li) 교수 연구팀이 참여했다. 이현욱 교수는 "급속 줄 가열 방식은 대량화가 어렵다. 대량화 기술이 발견되면 상용화에 적용 가능할 것"이라며 "리튬 분야는 대기업이 모두 장악하고 있는 분야고, 이 이외 분야에서 기술이전을 검토중인 품목이 있다"고 설명했다. 급속 줄 가열 기술은 전기를 흘려 재료 자체를 순식간에 고온으로 가열, 배터리 소재를 신속히 조밀하게 만들면서도 입자 성장을 억제할 수 있는 기술이다. 이 교수는 "하이니켈 양극재는 대표적인 상용 배터리 소재로 고용량과 고에너지 밀도를 구현할 수 있어 전기차, 고속 충전 전지 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다"며 "다만, 열 안정성이 낮아, 고온 소결 과정에서 구조적·형상적 열화가 발생하기 쉽다는 문제가 있다"고 부연설명했다. 연구팀은 수초 새 고온에 도달할 수 있는 급속 줄 가열 시스템을 도입했다. 소결 공정 중 지배적인 확산 메커니즘을 전환하는 방식을 활용했다. 연구팀은 입자들이 치밀하게 응집(densification)되도록 유도, 비정상적인 입자 성장과 기공 잔존 현상을 억제했다. 그 결과, 전지 수명과 기계적 안정성 모두를 30퍼센터 가량 향상시키는데 성공했다. 이현욱 교수는 “단순한 열처리 조건의 변경을 넘어, 양극 소재의 소결 거동 전반에 대한 원리적 접근과 실증적 검증을 함께 수행했다는 데에 차별성이 있다”고 말했다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 원천기술 국제협력개발사업(이차전지 국제공동연구)의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 온라인(8월 4일)으로 게재됐다.

2025.08.11 12:00박희범

리튬황배터리 난제 해결...지르코늄서 답 찾았다

리튬황배터리는 리튬이온배터리 대비 에너지 저장 용량이 5배를 넘는다. 그러나 리튬황은 충방전 과정에서 리튬 금속을 손상시키는 단점이 있다. 국내 연구진이 이 문제를 지르코늄 이온으로 해결했다. 전자적 접착력 조절이 키 포인트다. POSTECH(포항공과대학교)은 화학공학과·배터리공학과 김원배 교수와 화학공학과 지준혁 연구생(석박사통합과정) 연구팀이 전극 촉매의 '붙는 힘'을 원자 수준에서 정밀하게 조절해 리튬황배터리 성능과 수명을 획기적으로 개선하는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 연구 결과는 소재·화학·나노 분야 국제 학술지인 '스몰(Small)' 최근호에 게재됐다. 리튬황배터리는 차세대 배터리 유력한 후보다. 값비싼 희귀 금속 대신 구하기 쉬운 황을 쓰기 때문이다. 제조비용도 낮아진다. 에너지 저장 용량은 기존 리튬이온 보다 5배 이상 크다. 그러나 이에는 치명적인 약점이 있다. 배터리 충·방전 과정에서 황과 리튬이 반응해 '리튬 폴리설파이드'가 생기는데, 이 물질이 전해질에 녹아 음극으로 이동하면서 리튬 금속을 손상시킨다. 김원배 교수는 "이를 '셔틀 효과(Shuttle Effect)'라고 하는데, 배터리 수명을 빠르게 줄이는 주요 원인"이라고 설명했다. 연구팀은 이 문제를 지르코늄으로 해결했다. 촉매 표면에 지르코늄 이온(Zr⁴+)을 원자 단위로 고르게 분산시키는 방식을 고안한 것. 고른 분산으로 폴리설파이드가 전극에 '적당히' 달라붙게 했다. 너무 강하게 붙으면 반응 속도가 느려지고, 너무 약하면 셔틀 효과가 발생하기 때문이다. 김원배 교수는 "컴퓨터 시뮬레이션 결과, 연구팀이 'd-밴드 이론'을 활용해 촉매 표면 전자 구조를 조절하는 방법으로 소량의 지르코늄 첨가만으로도 접착력이 적절히 낮아져 배터리 충·방전 과정이 원활하게 진행된다는 사실을 확인했다"고 부연 설명했다. 실험 결과 연구팀이 만든 전극은 일반적인 충전 속도로 1천회 이상 충·방전해도 초기 용량의 93% 이상을 유지했다. 고속 충전에서도 뛰어난 내구성을 보였다. 또한, 실제와 유사한 고밀도 황(4.6~5.4 mg/cm²)과 적은 전해질 황(8μL/mg) 조건에서도 높은 에너지 용량을 오래 유지했다. 김원배 교수는 "이번 연구는 배터리의 반응을 원자 수준에서 제어할 수 있음을 보여준 첫 사례"라며 "저비용·고용량 배터리 생산에 한 걸음 더 다가서 탄소중립 시대 에너지 저장 솔루션에 중요한 기여를 할 것"이라고 말했다. 한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터(ERC), 과학기술정보통신부 중견연구사업, 산업통상자원부 배터리 특성화대학원 사업 지원을 받았다.

2025.07.09 09:04박희범

가볍고 성능 높인 차세대 배터리 온다…LG엔솔, 개발 박차

LG에너지솔루션이 에너지 용량과 출력, 무게, 원가 등에서 현 리튬이온 배터리 성능을 한 단계 뛰어넘는 차세대 배터리 개발에 집중하고 있다. 손권남 LG에너지솔루션 차세대전지 부문 담당은 10일 서울 양재 엘타워에서 개최된 'NGBS 세미나'에서 연구개발(R&D) 동향을 공유했다. 전고체 배터리, 리튬황 배터리, 소듐이온 배터리 등을 차세대 배터리로 언급했다. “전고체 핵심 '고체 전해질' 이온전도도 업계 최고 수준 확인” 배터리 업계는 에너지 밀도와 출력 및 안정성 등에서 리튬이온 배터리를 크게 뛰어넘는 전고체 배터리의 상용화 추진 상황에 주목하고 있다. 전고체 배터리는 우수한 성능 때문에 '꿈의 배터리'로 기대를 받았지만 기술적 난이도가 높아 수십 년간 상용화에 이르지 못했다. 그러나 최근 기업들이 수 년 내 상용화를 계획하는 등 전고체 배터리의 등장이 머지 않았다는 전망이 힘을 얻고 있다. LG에너지솔루션도 황화물계 전고체 배터리를 오는 2030년까지 상용화할 계획이다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 손권남 담당은 이를 위해 여러 소재 혁신이 필요한 상황이라고 언급했다. 이런 혁신 기술 중 하나로, 양극과 고체 전해질 간 계면을 보호하는 코팅 물질을 새로 개발했다고 밝혔다. 손권남 담당은 “기존 레퍼런스 물질을 사용한 배터리보다 수명과 에너지 출력 등에서 더 우수한 성능을 보이는 것을 확인했다”고 첨언했다. 고체 전해질의 낮은 이온 전도도도 기술적 난제 중 하나다. 이온 전도도가 높아야 에너지 출력과 충전 성능을 높일 수 있다. LG에너지솔루션은 손 담당은 “자체 개발한 아지로다이트 계열 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도가 세계 최고 수준인 것을 내부적으로 확인했다”고 밝혔다. 반면 아직 극복해야 할 기술 난제도 상당하다. 손 담당은 “현 리튬이온 배터리 대비 10배 높은 수준의 가압 공정이 필요하고, 황화물계 고체 전해질이 수분에 매우 취약하기 때문에 가공비를 낮추고 소재 안정성을 높이기 위해선 내수분성을 개선하는 소재 혁신이 필요한 상황”이라고 설명했다. LG에너지솔루션은 고전압을 구현하는 데 특화된 배터리 구조인 '바이폴라'를 반고체 및 전고체 배터리에 구현하기 위한 R&D를 추진 중이다. 손 담당은 “전자의 이동 경로가 매우 짧아지면서 급속 충전이나 방전 시 발열 관리에 유리할 것으로 보고 있다”며 “대면적화하면 부품 수도 50% 수준까지 줄일 수 있어 배터리 팩 내 공간 활용률을 높일 수 있고, 전기차에 적용하면 주행 거리와 가격 경쟁력을 높일 수 있을 것”이라고 소개했다. 전기차 외 고전압을 요구하는 ESS나 전기선박에도 활용될 수 있을 것이라고 전망했다. “리튬황 배터리, kg당 500kWh 구현"…소듐이온 배터리 조기 출시 시사 LG에너지솔루션은 리튬이온 배터리 무게 대비 에너지 밀도가 1.5배 높은 리튬황 배터리도 2027년 상용화 목표로 개발하고 있다. 손 담당은 “kg당 400~600kWh의 에너지 밀도를 구현할 수 있을 것으로 보고 있고, 500kWh 수준까지는 개발 가능한 단계”라며, “황이 매우 저렴하기 때문에 하이니켈 리튬이온 배터리 대비 원가를 30~50% 절감할 수 있다”고 강조했다. 손 담당은 무게가 가볍다는 특성상 도심항공교통(UAM) 등 항공 분야에 우선 공급될 것으로 전망했다. 손 담당은 “리튬황 배터리 구현을 위한 양극재를 개발했고, 고안정성과 고출력을 내기 위한 전해질 기술도 자체적으로 보유하고 있다”고 소개했다. 현재는 리튬이 비교적 낮은 가격에 거래되고 있지만, 모빌리티 부문에서 전동화가 상당 수준으로 진행되면 수요 대비 공급이 부족해질 전망이다. 업계에선 보급형 리튬이온 배터리를 대체할 배터리로 소듐(나트륨)이온 배터리 연구도 활발히 진행되고 있다. LG에너지솔루션도 그 중 하나다. 손 담당은 “소듐은 메탈 중 두 번째로 매장량이 많다”며 “이런 풍부한 자원을 토대로 지속 가능성 관점에서 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 소듐이온 배터리 개발이 필요하다”고 설명했다. 소듐이온 배터리는 원재료가 저렴할 뿐 아니라 충격에도 매우 안전하고, 저온 환경에서도 성능이 잘 유지될 뿐 아니라 열 폭주에 따른 화재 위험으로부터 안전한 것으로 평가된다. 그러나 낮은 에너지 밀도가 단점으로 꼽힌다. 시장에 다수 보급된 LFP 배터리 대비 규모의 경제가 형성되지 않아 현 시점에선 가격 경쟁력도 LFP 배터리에 비해 밀린다. 손 담당은 “고용량 양극재로 소듐이온 배터리 에너지 밀도를 높이는 연구를 진행하고 있다”며 “또 하나의 방법으로 저희가 타사 대비 기술력이 우수한 건식 공정도 접목해 비용을 더욱 절감하려 한다”고 언급했다. 이어 “원통형 배터리로 구현하기 어려운 전고체 배터리와 달리, 폼팩터를 다양하게 접목할 수 있는 것도 소듐이온 배터리의 장점”이라며 “기존 리튬이온 배터리 공정 라인을 100% 활용할 수 있다”고 했다. 소듐이온 배터리의 경우 다른 차세대 배터리보다 조기에 시장 출시가 이뤄질 것으로 내다봤다. 손 담당은 “무정전 전원 장치(UPS) 등 고출력을 요하는 시장에 조기 출시하려고 최선을 하고 있다”고 말했다.

2025.04.10 15:15김윤희

리튬이온배터리 수명 늘리려면..."완전방전 꼭 피해야"

리튬이온배터리는 쓰다보면 수명이 급격히 줄어들 때가 있다. 주 원인은 두 가지다. 과충전과 과방전이다. 국내 연구진이 특히, 완전방전이 배터리 수명을 극도로 저하시킨다는 사실을 과학적으로 규명했다. POSTECH (포항공과대학교)은 친환경소재대학원 배터리공학과 홍지현 교수 연구팀이 성균관대 김종순 교수 연구팀과 리튬이온배터리의 사용 과정에서 발생하는 새로운 열화 메커니즘을 발견했다고 31일 밝혔다. 이 연구는 에너지 소재 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'의 표지 논문으로 선정됐다. 연구에는 논문 제1저자로 이름을 올린 POSTECH 임국현 박사와 KIST 전승윤 연구생(박사과정)이 참여했다. 전기자동차 등에 쓰이는 리튬이온배터리는 니켈, 망간, 코발트로 이루어진 삼원계 양극재를 주로 사용한다. 최근 경제성을 높이기 위해 비싼 코발트 대신 니켈 함량을 높이는 추세지만, 니켈 함량이 높아질수록 배터리 수명이 빨리 줄어든다. 그동안 배터리 성능 저하는 주로 과충전 과정에서 발생한다고 알려져 왔다. 하지만 안정적인 전압에서도 배터리 성능이 저하되는 현상은 설명하지 못했다. 연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 배터리 방전(사용) 과정에 주목했다. 연구팀은 배터리를 재충전하지 않고 오래 사용하는 경우 양극재 표면의 산소가 빠져나가는 '준-전환 반응(quasi-conversion reaction)'이 발생한다는 것을 발견했다. 임국현 박사는 "이 반응이 배터리 방전과정 중 3V 근처에서 일어난다"며 "표면의 산소 일부가 리튬과 결합해 리튬산화물을 형성하고, 이렇게 만들어진 리튬산화물은 배터리 내부 전해질과 반응해 가스를 발생시키고 배터리 성능을 떨어뜨린다"고 말했다. 연구팀은 니켈 함량이 높을수록 이 현상이 더욱 심하게 나타나며, 배터리 대부분의 용량을 소진할 정도로 오래 사용하는 경우에도 배터리가 부풀어 오르는 등 성능 저하가 가속화된다는 것을 확인했다. 니켈 함량이 90% 이상인 고니켈 배터리로 실험한 결과, 준-전환 반응이 발생할 때까지 사용한 배터리는 250회 사용 후 남은 용량이 3.8%에 불과했지만, 사용 정도를 조절한 배터리의 경우 300회 사용 후에도 73.4%의 용량을 유지했다. 완전방전만 시키지 않아도 배터리 성능을 어느 정도 유지 가능하다는 얘기다. 임 박사는 "이 문제를 해결하는 방법이 생각보다 간단하다"며 "배터리 사용률을 최적화하는 것만으로도 배터리 수명을 크게 늘릴 수 있다. 업계가 제품 설계단계에서 검토하면 될 것"이라고 덧붙였다. 연구를 이끈 홍지현 교수는 "실제 배터리 사용 과정인 방전이 미치는 영향은 그간 간과됐다"라며, "이번 연구는 더 오래 쓸 수 있는 배터리를 만들기 위한 중요한 개발 방향을 제시했다"라고 전했다. 한편, 이 연구는 산업통상자원부 한국산업기술진흥원 산업혁신인재성장지원사업 (R&D, 배터리특성화대학원지원사업), 한국산업기술평가관리원 이차전지첨단전략 산업, 글로벌협력지원사업 및 수요기업 맞춤형 고출력축전지(슈퍼커패시터) 성능 고도화기술개발사업의 지원을 받았다.

2025.03.31 12:59박희범

NST, 국가특임연구원 1호로 LG화학 출신 김명환 박사 임용

우리나라 첫 국가특임연구원으로 LG화학 출신의 김명환 박사가 한국화학연구원 차세대 이차전지 전략연구단장으로 임용됐다. 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회는 과학기술분야 정부출연연구기관(출연연) 1호 국가특임연구원 타이틀을 김명환 단장이 차지했다고 28일 밝혔다. 국가특임연구원은 '과학기술분야 정부출연연구기관 운영에 관한 규정'에 따라 석학이나 실적 등이 탁원한 연구자를 3년 이내 기한으로 채용하는 제도다. 올해 처음 도입됐다. 연장도 가능하다. 김 단장은 서울대 공업화학과 76학번이다. KAIST에서 석사학위를 취득한 뒤 미 애크런대학교에서 고분자공학으로 박사학위를 받았다. 100% 수입에 의존하던 리튬이온전지를 내재화하는 기틀을 마련했다. 2000년대에는 이차전지 종주국인 일본을 제치고 세계 최초로 전기차용 리튬이온전지를 상용화했다. 화학연에서는 올해 과기정통부가 선정한 글로벌 TOP 전략연구단인 '차세대 이차전지 전략연구단'을 이끈다. 이창윤 제1차관은 "출연연이 국가연구개발기관으로서 다양한 혁신 주체가 협력하는 산·학·연 역량결집 거점이 되어야 한다"며 "국가특임연구원 임용을 지속 확대해 나갈 계획"이라고 말했다.

2025.03.28 18:18박희범

전기차 리튬이온배터리, 15분에 81%까지 "충전"

국내 연구진이 전기차 리튬이온 배터리를 15분에 81%까지 고속 충전하는데 성공했다. KAIST(총장 이광형)는 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀과 새로운 전해질 용매 '아이소부티로니트릴(isoBN)'으로 고이온 전달성 전해질 시스템을 개발했다고 17일 밝혔다. 이 소재를 적용할 경우 기존 리튬이온전지 전해질에 사용되는 에틸렌 카보네이트(EC) 전해질 대비 점성과 이온전도도를 크게 개선, 표준용량 기준 대비 15분내, 81%까지 상온 충전 가능하다고 연구진은 설명했다. 기존의 EC 전해액은 높은 점성(3.38 cP), 강한 용매화(Solvation) 특성, 큰 결정립으로 구성된 음극 계면층을 만들어 고속 충전 시 리튬이온이 원활하게 이동하거나 흑연 음극 층상 구조로 들어가지 못하는 단점이 있다. 또한, 음극 계면층 위 또는 음극판 상단부(분리막과 접촉하고 있는 부분)에 금속 리튬이 전착된다. 이러한 전착 리튬은 충·방전이 불가능한 비가역적 리튬으로 배터리 수명 단축과 단락에 의한 화재 발생 위험을 높인다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 아이소부티로니트릴을 배터리 전해질에 새로 도입했다. 실험결과 EC 전해질 대비 55% 낮은 점성(1.52 cP), 54% 높은 이온전도도(12.80 S/cm)를 나타냈다는 것이 송채은 연구생(박사과정)의 부연 설명이다. 이 전해질은 실험에서 리튬이온의 탈용매화 에너지를 크게 감소시켜 15분 고속 충전 300회 사이클에서도 음극 상단부에 비가역성 리튬전착 없이 94.2%의 매우 높은 용량 유지율을 나타냈다. 연구팀은 또 X선 광전자 분광법과 비행시간 이차이온 질량 분석 등으로 음극 계면층의 조성과 리튬이온의 이동 경로 등을 정밀 분석했다. 전기화학적 변형 현미경(ESM)을 이용해 전해액 조성에 따라 리튬이온 전도도가 달라지는 것과 음극계면층에서 리튬이온이 이동하는 것을 세계 최초로 영상화했다. 최남순 교수는 "음극 계면층의 결정립 크기와 배열상태 및 전해질의 용매화 구조가 리튬이온전지 고속 충전 시간에 영향을 주는 핵심 요소라는 것을 확인했다"며 "상온 및 영하 10도에서 고속 충전이 가능해질 것"으로 기대했다. 상용화와 관련해 최 교수는 "검증만 된다면, 원통형 전지 쪽에는 적용이 가능할 것"으로 내다보며 "소재 경제성도 좋아 해볼 만 하다"고 언급했다. 연구는 생명화학공학과 최남순 교수와 신소재공학과 홍승범 교수(이상 교신저자)와 송채은, 한승희, 최영우 연구생(이상 제1저자)이 진행했다. 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(3월 11일)에 등재됐다.

2025.03.17 09:49박희범

차세대 전고체전지 언제 나올까…전기연·(주)대주전자재료 상용화 시동

한국전지연구원이 지난 2021년 개발한 고체 전해질 성능을 획기적으로 업그레이드해 대량 생산을 위한 초석을 마련했다. 당시 이 기술은 (주)대주전자재료가 이전받았다. 연구를 주도한 하윤철 차세대전지연구센터장은 "4년전 고체전해질 제조 방식에 공침 기술을 세계 최초로 도입했다"며 "이번 업그레이드 기술은 전고체전지를 저렴한 비용으로 대량생산하는 시대를 활짝 여는 마중물이 될 것”이라고 밝혔다. 연구팀은 지난 2021년, 고가의 황화리튬(Li2S) 없이 원료들을 한꺼번에 용기에 넣어(One-pot) 용액 공정으로 고체전해질을 대량으로 제조하는 '공침법'을 제안해 주목받았다. 공침법은 원료를 고르게 용액 속에 녹여내고, 이를 침전시킨 후 필터로 걸러내는 과정이 핵심이다. 이번에는 이의 성능을 획기적으로 개선했다. 대학과 업계가 협력해 공침법 원리를 세밀히 분석한 뒤 최적화했다. 이 연구에는 KAIST 변혜령 교수팀과 백무현 교수팀, 포스텍 서종철 교수팀이 참여해 중간산물 화학적 분석과 양자 계산 및 음이온 질량 분석을 진행했다. 또 ㈜대주전자재료는 실제 고체전해질 양산에 적용될 연속 공정에 관련 기술을 접목했다. 연구결과 고체전해질 생산 시간은 14시간에서 4시간으로 대폭 줄였다. 최적으로 합성된 고체전해질 품질도 향상됐다. 기존 제조법들은 양산화(스케일업, Scale-up) 과정에서 낮은 이온전도도를 보여 고질적인 문제가 됐었다. 하지만, 이번 업그레이드형 공침법을 양산화 과정에 적용하면 고체전해질의 이온전도도는 5.7mS/cm를 기록해 액체전해질 실제 전도도(3~4 mS/cm) 수준을 넘어선다. 또한, 해당 고체전해질을 스마트폰 전지의 5분의1 수준에 해당하는 700mAh 용량의 전고체전지 파우치셀에 적용해 상용 리튬이온전지(270Wh/kg)보다 높은 에너지 밀도인 352Wh/kg를 달성했다. 이와함께 전고체전지를 1천 번 충·방전한 실험 결과도 80% 이상의 용량을 유지해 안정적인 수명도 확인했다. 하윤철 센터장은 "이번 기술이 고체전해질 합성뿐만 아니라 다양한 기능성 코팅막 제조에도 적용될 수 있음을 확인했고, 최근 특허 출원까지도 마쳤다"고 설명했다.

2025.02.10 09:01박희범

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

WCP, 포스코 아르헨티나 리튬 공장에 이온교환막 공급

이차전지 분리막 기업 더블유씨피(WCP) 관계사 더블유스코프코리아(WSK)는 최근 가동을 시작한 포스코홀딩스의 아르헨티나 수산화리튬 생산 공장에 자체 개발한 이온교환막을 단독 공급했다고 25일 밝혔다. WSK의 이온교환막은 지난 10년을 투자해 독자 개발한 제품이다. 리튬은 염호에서 태양광을 이용해 자연 증발시키는 방법을 사용해 추출할 수 있다. 그러나 약 1년의 시간이 소요되고 불순물이 포함되는 문제가 따른다. 이 때문에 전기차와 에너지저장장치(ESS) 배터리에 활용하려면 탄산리튬, 수산화리튬으로 생산하는 공정이 추가된다. WSK는 이온교환막 사용 시 전기적 특성을 이용해 염호에서 리튬만 추출할 수 있다고 소개했다. 향후 글로벌 전기차 시장이 급성장하면 고밀도, 고용량의 수산화리튬 수요가 큰 폭으로 성장함에 따라 이온교환막 사용도 늘어날 것으로 기대했다. 그 외 응용 분야도 수처리, 수전해, 에너지저장, 수소모빌리티 등 활용 범위가 광범위하다는 설명이다. 이온교환막은 매 2~3년마다 교체가 필요한 소모품으로 지속적으로 매출 발생도 가능하다고 덧붙였다. WSK 관계자는 “초격차 기술력과 대량 양산 기술을 확보해 최선을 다하겠다"고 밝혔다.

2024.10.25 19:44김윤희

제주대, 과황산염·알루미늄으로 리튬배터리 대체 가능성 확인

연료전지나 베터리 제조에 알루미늄 소재를 이용할 경우 친환경적이고 경제적이라는 것은 널리 알려졌지만, 이를 구현하기 위해서는 몇 가지 풀어야할 숙제가 있다. 이를 국내 연구진이 해결의 실마리를 내놨다. 상용화하면 파급력이 클 것으로 기대된다. 한국연구재단은 제주대학교 김상재 기계시스템공학과 교수 연구팀이 신개념 전기화학반응 설계를 통해 중소형 모빌리티 전력공급원으로 활용 가능한 알루미늄 기반 전기화학에너지 시스템(Al-EES)을 개발했다고 7일 밝혔다. 이 시스템은 제조 비용이 저렴하고, 친환경적인데다 고효율이라는 장점이 있다. 기존에 많이 사용하는 리튬이온 배터리는 폭발 위험성과 리튬 희소성 등으로 제조 비용이 상대적으로 크다. 연구팀은 금속과 공기를 조합하는 Al-EES에 주목했다. 리튬이온배터리보다 에너지밀도가 ㎏당 5배 이상 높으면서도 안정성이 우수하다. 이산화탄소 등 환경유해요소를 배출하지 않는다. 그러나 상용화를 위해서는 알루미늄의 부식, 대체산소 환원반응을 위한 촉매 등을 해결해야 한다. 연구팀은 효율적인 전자수용체와 부식방지제 역할을 동시에 수행하는 과황산염(S2O82-)을 Al-EES의 양극액으로 활용했다. 이를 통해 양극설계를 단순화했다. 화학반응을 돕는 플라티늄이나 이리튬 등 고가의 촉매 대신 과황산염이 그 역할을 하도록 했다. 과황산염의 또다른 특징도 발견했다. 알루미늄을 음극재로 쓰면 부식으로 열화와 표면에 알루미늄 옥사이드가 증착되면서 제기능을 못하는데, 과황산염이 알루미늄 보호막 역할을 한다는 사실을 처음 확인했다. 테스트 결과 과황산염을 적용한 Al-EES의 에너지 밀도는 2천650Wh/㎏로 기존 Al-공기 배터리 (1,470Wh/㎏) 대비 1.8배 이상 증가했다. 김상재 교수는 "안정적인 전압출력(~2V)과 최대 방전 77시간을 기록했다"며 "새로운 개념의 전기화학적인 전력원 개발 아이디어를 실제 시스템으로 구현했다는 의미가 있다"고 설명했다. 김 교수는 "상용화 가능성을 염두에 두고, 향후 연구개발 사업을 계속 이어갈 계획"이라고 덧붙였다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 지원 사업으로 수행됐다. 논문 제1저자는 제주대 나노재료 및 시스템연구실 에루말라이 비자야구말 연구원이다. 연구성과는 재료 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)'에 화제 논문(hot article, 8월11일자 온라인)에 실렸다.

2024.10.07 12:01박희범

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

[유미's 픽] 배터리 화재로 '카톡 먹통' 또 될라…데이터센터, '열폭주' 방지 안간힘

SK C&C 데이터센터 화재로 인한 '카카오톡 먹통' 사태가 발생한 지 어느덧 2년여가 된 가운데 원인이 된 리튬이온배터리를 활용하고 있는 업체들의 대응 방안에 관심이 쏟아지고 있다. 최근 리튬배터리로 인한 화재가 빈번하게 발생하면서 데이터센터의 안전성에 대한 우려도 높아지는 분위기다. 20일 업계에 따르면 지난 2022년 10월 15일 발생 SK C&C 데이터센터 화재 원인은 비상 전원장치용 리튬이온 배터리 때문인 것으로 드러났다. 양극, 음극, 분리막, 전해액 등으로 구성되는 리튬이온 배터리는 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉해 과열되면서 화재와 폭발이 일어난다. 또 불이 나면 다량의 불산가스를 발생시키기 때문에 진화 인력의 화재 현장, 특히 건물 내부 진입을 어렵게 만든다. 판교 데이터센터 역시 배터리에서 시작된 불이 주변 배터리 온도를 올려 '열폭주 현상'을 일으킨 탓에 화재를 진압하는 데만 8시간이 걸렸다. 이 일로 카카오는 최소 275억원의 피해를 입었다. 또 카카오톡뿐 아니라 데이터센터 화재로 서비스 이용에 제한을 받았던 카카오 T, 카카오게임즈 및 카카오엔터테인먼트의 콘텐츠 사용자 등에 대한 피해 보상도 지난해 6월 30일 완료했다. 이 일은 카카오의 이중화 조치가 미흡한 상태에서 카카오 주요 서버들이 모여 있는 SK C&C 데이터센터 내 화재가 발생했다는 점에서 파급이 컸다. 배터리 온도 등을 모니터링하는 시스템(BMS)이 제대로 작동하지 않은 데다 전원 공급이 끊어지고 무정전전원장치(UPS)도 작동되지 않았던 것이 피해를 키운 것으로 파악됐다. SK C&C는 리튬이온 배터리를 일부 UPS와 물리적으로 완벽히 분리하지 않았다는 점에서 질타를 받았다. 이에 과기정통부 등 정부 부처는 SK C&C에 시정조치를 내렸다. 이후 SK C&C는 ▲리튬이온 배터리 중 일부 납축전지로 교체 ▲화재 감지 솔루션 확충 ▲방화벽 강화 ▲전력 케이블 재배치 등 화재 예방 조치에 나섰다. 또 화재확산 방지포, 할로겐 가스 등 자동 소화 설비도 구비했다. SK C&C 관계자는 "납축전지는 리튬이온 배터리에 비해 효율은 떨어지지만 화재 위험성은 낮다"며 "화재가 발생한 판교 데이터센터 내부는 복구 작업 시 납축전지로 모두 교체했다"고 말했다. 이어 "대전 대덕 데이터센터도 리튬이온 배터리를 쓰고 있는데 화재 위험성이 상대적으로 낮은 리튬인산철 배터리로 교체하는 작업을 진행하고 있다"며 "효율은 조금 떨어지지만 화재 안전성을 높이기 위해 최선을 다하고 있다"고 덧붙였다. 화재 사고로 큰 피해를 입었던 카카오도 서비스 '안정성'을 강화하기 위해 지난해 9월 완공된 첫 자체 데이터센터에 24시간 무중단 운영이 가능하도록 전 시스템을 '이중화'시켰다. 또 사고에 따른 먹통 방지를 위해 대규모 서버를 차질 없이 운영할 수 있는 '무정전 전력망'도 갖췄다. 더불어 화재 조기 진화를 위한 대응 시스템 마련에도 신경을 썼다. 특히 UPS실, 배터리실에는 방화 격벽으로 분리 시공하고 모든 전기 판넬에 온도 감지 센서를 설치해 이상 온도 상승 시 즉각 대응하게 설계했다. 카카오 관계자는 "화재 진압이 매우 어려운 리튬 이온 배터리 화재에 대비해 화재대응시스템을 자체 개발 및 적용했다"며 "해당 시스템은 현재 특허 출원했다"고 말했다. 정신아 카카오 대표는 "왜 우리가 안전한 데이터센터를 지어야 했는지에 대해선 내부에서 '1015 사태'라고 부르는 SK 판교 데이터센터의 화재 사건이 뼈 아픈 이유가 됐다"며 "다시는 이러한 장애가 반복되지 않기 위해 철저하게 원인을 분석하고 이를 설계에 반영해 만든 결과물이 카카오 데이터센터 안산"이라고 강조했다. SK C&C, 카카오 외에도 자체 데이터센터를 운영하는 기업들도 리튬이온 배터리 화재에 대비하고자 앞다퉈 다양한 방안 마련에 나섰다. 삼성SDS는 서울 상암을 포함해 경기 수원, 동탄, 경북 구미, 강원 춘천 등 5곳에서 자체 데이터센터를 운영 중으로, 서버 이중화와 스토리지 백업 체계 구성을 기본 원칙으로 세워 화재 발생을 대비하고 있다. 이곳 역시 지난 2014년 경기 과천 데이터센터에 화재가 발생해 삼성 금융 계열사 등에게 엄청난 피해를 입힌 바 있다. 삼성SDS 관계자는 "국내 데이터센터는 물론 해외 11개 데이터센터 간에도 전 센터와 예비 시스템 자원을 보유한 DR(재해복구) 센터를 글로벌 백업 체계로 운영 중"이라며 "데이터센터 내 배터리실을 격실 구조로 하고 전기실과 분리 운영 중이며 배터리 온도를 주기적으로 모니터링해 화재 예방에 만전을 기하고 있다"고 밝혔다. 서울 상암, 가산과 부산 등에서 데이터센터를 운영 중인 LG CNS는 인공지능(AI) CCTV와 배터리 모니터링, 공기흡입형 화재감지기 등 다중 감시방식을 갖춰 화재 대응에 나섰다. 또 화재뿐 아니라 홍수, 정전, 지진 등 종합 재해 대응 매뉴얼도 갖추고 있으며 관할 소방서와 정기 합동 훈련도 실시하고 있다. 토종 클라우드 업체들도 화재 대응에 만전을 기하고 있다. 네이버클라우드는 재해 발생 시 컨트롤타워 역할을 하는 BCP(Business Continuity Plan, 업무연속성계획) 전담조직을 구성한다는 방침을 세워 주목 받고 있다. 또 1년에 2회 진행하는 BCP 모의훈련을 비롯해 연 1회 민관합동훈련, 월 1~2회 진행하는 운영안정성 점검 훈련 등 지난 10년간 약 200회 이상의 모의 훈련도 진행했다. 더불어 네이버웍스의 AI 업무 비서인 '웍스봇(WORKS Bot)'을 통해 임직원 간 커뮤니케이션, 가용 자원 파악 및 신속한 복구 등이 가능하도록 체계를 갖췄다. 웍스봇은 인프라 설비운영 전체직원을 대상으로 온·습도, 열 감지, 서비스 장애 등에 대한 정보를 실시간으로 전달한다. NHN클라우드는 광주, 판교 등에서 자체 데이터센터를 운영 중으로, 집적정보통신시설 보호 조치 이행에 준하는 화재진압설비를 갖추고 있다. 화재감지, 전산실 온습도, 냉동기 입출구 온도, 펌프 속도, 수배전실 전압·전력 등 데이터센터 내 모든 설비를 실시간 모니터링하며 화재 대비에 나선 상태다. 구체적으로는 배터리 분리격실 운영, 주 1회 이상 비상대응훈련 실시 등을 실행 중이다. 또 장비나 전력선 등이 과부하, 접촉 불량으로 절연 물질이 녹거나 열화 될 때 발생하는 미세한 연기를 실화재 발생 전 단계에서 강제 포집하는 '베스다 감지기' 등도 설치해 관리 안전성을 높이고 있다. 최근 배터리 화재 사고가 빈번해지자 정부도 데이터센터 관리에 적극 나서고 있다. 과기정통부는 지난 2022년 SK C&C 판교 데이터센터 화재 사고 이후 이듬해인 7월부터 방송통신발전기본법, 정보통신망법 개정안을 시행하고 한 달 전인 6월에 집적정보통신시설 보호지침을 마련했다. 특히 배터리 온도를 10초 간격으로 확인하고 배터리실엔 급속배기장치와 CCTV 설치를 의무화했다. 또 리튬배터리를 활용하는 민간 데이터센터 89개 시설을 대상으로 안전 점검도 진행 중이다. 업계 관계자는 "통상 리튬이온 배터리 화재는 '열 폭주' 현상에 의해 발생한다"며 "데이터센터 외에도 전기차, 전기자전거 등 사회 곳곳에 리튬이 사용되는 경우가 많아지고 있어 각별한 주의를 갖고 대응전략을 세워야 한다"고 조언했다.

2024.09.20 14:52장유미

차세대 '아연공기전지' 수명문제 해결…10년 내 상용화

국내 연구진이 차세대 이차전지로 주목하는 아연공기전지의 수명문제를 해결했다. 한국생산기술연구원은 섬유솔루션부문 윤기로 박사와 한양대 최선진·최준명 교수 연구팀이 공동으로 '아연공기전지용 복합 겔전해질' 기술 개발에 성공, 웨어러블 디바이스용 이차전지 상용화의 실마리를 풀었다고 31일 밝혔다. 아연공기전지는 값싼 아연 음극과 물 기반의 전해질, 가벼운 산소를 양극으로 사용해 발화 위험이 없다. 리튬이온전지 대비 에너지 밀도가 높아 웨어러블 디바이스용 이차전지 대안으로 꼽혀 왔다. 그러나 공기 중 산소를 양극 연료로 활용하기 위해 열린 전극 구조를 갖고 있어 물이 쉽게 증발한다. 물이 증발하면 전지 성능이 급속히 감소한다. 이 문제를 공동 연구팀이 해결했다. 아연공기전지는 전해액과 분리막을 대체하기 위해 반고체형 '겔전해질'을 사용한다. 또 친수성 고분자인 폴리비닐 알코올(PVA)을 이온 전달 매개체로 쓴다. 이때 표면 기공으로 수분이 빠르게 빠져 나가 성능에 문제가 발생한다. 연구팀은 겔전해질 내부에 자체 중량 대비 수백 배에 이르는 물 흡수가 가능한 고흡수성 수지 폴리아크릴산(PAA)으로 구성된 나노섬유로 오랜 난제를 풀었다. 윤기로 박사 연구팀은 독자적인 전기방사 기술로 PAA 나노섬유를 교차 정렬 형태로 제조했다. 그 결과 전기방사 과정에서 늘어난 나노섬유의 길이 방향을 따라 내부 고분자 사슬이 배열돼 친수성 작용기의 밀도가 높아지는 것으로 나타났다. 한양대 최준명 교수 연구팀은 또 분자동역학 시뮬레이션을 통해 겔전해질 내부에 나노섬유를 도입했을 때 고흡수성 나노섬유를 따라 빠르게 수분이 모여드는 현상을 확인했다. 최선진 교수 연구팀은 열처리 과정에서 PAA와 PVA가 서로 엵혀 나노섬유가 물에 녹지 않고 구조를 안정적으로 유지한다는 사실을 밝혀냈다. 나노섬유를 따라 형성된 수분 층은 이온 이동 거리를 효과적으로 단축시켰다. 이온 전도도 값이 235.7 밀리지멘스퍼센티미터(mS/㎝-1)로 매우 우수하다. 고흡수성 나노섬유를 도입한 복합 겔전해질을 아연공기전지에 적용한 성능평가 결과 순수 겔전해질 대비 3배가량 향상된 출력 밀도와 60시간 이상의 긴 충·방전 수명을 기록했다. 윤기로 박사는 “향후 안정적인 겔전해질 기술 및 유연소자 개발을 통해 웨어러블 아연공기전지 조기 상용화에 주력할 계획”이라며 "5~10년 내 상용화될 것"으로 내다봤다. 연구는 한국연구재단 이공분야 기초연구사업과 해외우수기관 협력허브구축사업 지원을 받았다. 연구성과는 에너지 저장 분야 국제 학술지 '에너지 스토리지 머터리얼즈' (IF=18.9, JCR 상위 4.2%)'온라인판에 게재됐다.

2024.07.31 14:56박희범

"K배터리, 2035년 글로벌 생산량 20% 차지할 것"

전세계 리튬이온배터리(LIB) 생산 능력이 오는 2035년 5천695GWh까지 성장할 전망이다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 3사가 이 중 약 20%를 차지할 것으로 예상됐다, 이차전지 시장조사 업체 SNE리서치는 27일 '2024 글로벌 LIB 라인 신설 및 증설 전망' 보고서에 이같은 내용을 담았다. 보고서에 따르면 올해부터 2035년까지의 연 평균 LIB 생산능력 성장률은 약 10% 수준이다. 해당 집계는 전기차와 에너지저장장치(ESS)용 중대형, IT용 소형 배터리를 포함한 수치다. 한국 배터리 3사는 2035년까지 1천159GWh의 생산능력을 갖출 것으로 점쳐졌다. 보고서는 국내 3사의 생산 기지는 대부분 북미와 유럽에 위치해 있고, 2035년 기준 각각 628GWh, 305GWh에 도달할 것으로 전망했다. 특히 2035년까지 북미 지역 내 생산능력은 한국기업이 58%를 차지할 것으로 봤다. 지역별 생산능력은 2035년 중국 3천93GWh, 북미 1천84GWh, 유럽 1천174GWh에 도달할 것으로 예상됐다. 중국은 2035년 기준 CATL, BYD, CALB 등 상위 기업 3곳이 전체 중국업체 생산능력의 절반을 차지할 것으로 예상됐다. 공급 과잉으로 향후 상위 업체 위주로 배터리 산업이 재편성될 수 있다는 관측도 내놨다. 북미 지역은 전기차 시장 둔화로 공장 가동과 증설이 지연되고 있으며, 유럽 지역도 공장 건설 철회 소식이 계속 보도되고 있는 것에 주목했다. SNE리서치 관계자는 “LIB 제조업체들의 공격적인 증설로 인해 공급 과잉이 발생하지만 장기적으로는 공급의 성장 폭이 둔화되고 수요는 꾸준히 증가해 이상적인 수급을 형성할 것”이라고 전했다.

2024.06.27 10:12김윤희

산업부-소방청, 리튬 배터리 산업 현장 안전점검

산업통상자원부는 25일 강경성 제1차관이 충남 당진에 소재한 비츠로셀 리튬 1차전지 제조시설을 방문해, 소방청·전기안전공사·가스안전공사 등 유관기관과 함께 현장 안전관리 상황에 대한 합동점검을 실시했다. 이날 현장 안전점검은 지난 24일 리튬 1차전지 제조시설 화재로 인명피해가 발생함에 따라, 관련 유사 사업장을 합동 방문·점검해 동일한 사고 발생을 사전 예방하기 위해 이뤄졌다. 강경성 산업부 1차관은 “리튬 전지는 화학적 특성상 한번 화재가 발생하면 진화가 쉽지 않은 만큼, 사전적인 안전관리가 그 무엇보다 중요하다”고 강조했다. 한편, 산업부는 유사 사업장 현장 안전점검과 상시 모니터링을 위해 산업부 제1차관을 단장으로 산업부 본부 및 국가기술표준원·소방청·배터리산업협회·전기안전공사 등 유관기관이 함께 참여하는 '배터리 산업 현장 안전점검 TF'를 구축 운영할 예정이다. 산업부는 배터리 산업 현장 안전점검 TF를 통해 리튬 배터리 산업 현장에 대한 집중 점검을 실시할 예정이다. 현장 점검 대상으로는 이번 화재가 발생한 리튬 1차전지 제조시설 뿐만 아니라, 리튬 2차전지 제조시설, 리튬 배터리 에너지저장장치(ESS) 제조시설, 사용후 배터리 보관시설 등 리튬 배터리 관련 국내 핵심 사업장들을 포함할 예정이다. 산업부는 리튬 배터리 산업 현장 안전점검을 시작으로 여름철 풍수해 등에 대비해 전기·가스·산업단지 등 산업 인프라 전반에 대한 종합 안전점검도 즉시 실시할 계획이다.

2024.06.25 15:14주문정

경기 화성 리튬전지 공장 화재…1명 심정지·21명 연락두절 추정

경기 화성시 소재 일차전지 기업 공장에서 화재가 발생해 다수의 인명 피해가 발생했다. 소방당국에 따르면 24일 오전 10시 31분 일차전지 제조업체 아리셀의 화성시 서신면 소재 공장 3동에서 화재가 발생해 현재까지 심정지 1명, 중상 1명, 경상 5명 등 인명 피해가 발생한 것으로 추정되고 있다. 이 곳에는 리튬이온 배터리 3만5천개가 있는 것으로 전해졌다. 공장 근로자 중 21명은 연락이 두절돼, 추가 인명 피해가 발생할 수 있는 상황이다. 아리셀은 금형 제조 기업 에스코넥의 리튬 일차전지 자회사로 지난해 매출 47억9천만원을 기록했다. 자동검침시스템(AMR)과 지능형전력계량시스템(AMI), 무선주파수인식(RFID), 의료장비, 군용장비, 각종 산업 제품을 납품하고 있다. 화재가 발생한 화성 공장은 연 면적 2천300여 제곱미터 규모 3층 건물이다. 이 건물에는 근로자 50여명이 상시 근무하는 것으로 알려졌다. 리튬이온 배터리는 특성상 과열, 과충전 등에 의한 화재 위험이 있고, 온도가 1천도 이상 올라가는 열 폭주 반응이 발생하기도 한다. 내부에서 계속 열이 발생해 한 번 배터리에서 발화가 시작되면 배터리를 물에 담그는 방식으로 진화하지 않고서는 진화가 어렵다.

2024.06.24 15:15김윤희

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