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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

스탠다드에너지, 'CES 2025'서 바나듐이온배터리 소개

바나듐이온배터리(VIB) 전문 기업 스탠다드에너지가 지난 7일부터 4일간 열린 'CES 2025'에 참가했다고 지난 17일 밝혔다. 스탠다드에너지는 미국 라스베이거스 베네시안 엑스포 '유레카파크' KAIST관 내에 전시 부스를 운영했다. CES 2025에서 혁신상을 수상한 에너지저장장치(ESS) 제품'에너지 타일'을 비롯, VIB 셀과 모노블럭 모형이 전시됐다. 실외 컨테이너 형 ESS, 실내 설치용 모듈형 ESS 등 다양한 VIB ESS 설치 사례도 제시됐다. 스탠다드에너지는 VIB 기반 제품이 발화 위험성이 없고, 고출력 등 높은 성능으로 운영이 가능해 빌트인 방식 등으로도 설치가 가능할 정도로 설치 유연성이 높은 점을 전시에서 강조했다. 이에 북미 현지 기업은 물론 국내외 기업의 관심이 높았다고 덧붙였다. 부스 방문객들은 특히 VIB의 안전성을 증명하는 발화 및 관통 실험 영상에 대해 놀라워했다는 설명이다. 인공지능(AI) 사업 관련 기업들은 데이터센터의 안정적 전력 사용에 기여하면서도 안전한 솔루션이라는 점에 관심을 보였다. 북미 현지 공급 가능 일정과 향후 북미 지역 파트너십에 대해서도 논의가 이어지는 등 성과도 거뒀다. 스탠다드에너지는 CES 2025에서 관심을 보인 잠재 고객사 및 파트너사와 향후 지속적인 협의를 추진해 북미 지역 진출을 위한 성과를 만들 계획이다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “이번 CES 2025를 통해 북미 시장에서 VIB ESS에 대해 소개할 수 있었고, 북미 지역 기업들과 소통하는 가운데 VIB에 대한 높은 기대를 알 수 있었다”며 “잠재적인 수요가 큰 것으로 확인된 만큼 북미 시장 진출에도 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.

2025.01.19 10:40김윤희

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

스탠다드에너지, 북미 본격 공략…CES 참가

바나듐이온 배터리(VIB) 기업 스탠다드에너지는 오는 7~10일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 가전-IT 전시회 'CES 2025'에 참여한다고 3일 밝혔다. 스탠다드에너지는 이번 CES에서 VIB를 활용한 에너지저장장치(ESS) 기술을 소개한다. CES 2025 혁신상을 수상한 빌트인 방식 실내용 ESS '에너지 타일'의 실물 모형이 전시되고, 컨테이너형으로 제작된 실외형 ESS, 모듈형으로 제작된 실내형 ESS 등이 실제 설치된 사례와 함께 공개될 예정이다. 북미 시장의 경우 인공지능(AI) 데이터센터의 전력 수급을 안정적으로 보조할 수 있는 고출력 ESS와 자동차 초급속 충전 전력 보조를 위한 고성능 ESS에 대한 미래 수요가 커질 전망이다. 이런 전력 수요처는 도시 등 인구 밀집 지역에 가깝게 위치하는 경우가 많은데, 화학 특성상 화재에 절대 안전하고 충방전 속도가 빠른 VIB ESS가 적합한 대안이라는 설명이다. 스탠다드에너지는 오는 10일 미국 캘리포니아 레드우드시티에서 개최되는 'UKF 82 스타트업 서밋'의 스타트업 피칭 세션에도 참석한다. 실리콘밸리 현지 VC 등 투자자 및 주요 벤처 스타트업 기업들에게 VIB 기술을 소개한다. UKF 82 스타트업 서밋은 글로벌 한인 창업자 네트워크UKF가 주최하는 행사로 벤처 스타트업 기업과 투자자, 유관기관 등 1천여명이 참석할 예정이다. 스탠다드에너지는 이 행사를 통해 미국 내 주요 VC의 투자를 유치하는 것은 물론 북미 진출을 위한 협력 파트너를 물색할 계획이다. 이번 CES 2025 및 UKF 82 스타트업 서밋 참가를 기점으로 북미 지역 진출을 본격화할 예정이다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “신재생에너지 발전의 증가와 전력망의 노후화에 따른 전력공급의 불안정성과 AI 데이터센터 등의 확대에 따른 전력수요의 폭발적 증가는 세계적인 현상이며, AI 산업이 가장 발전한 북미 지역에서도 풀어야할 숙제”라며 “ESS에 최적화된 VIB 기술이 북미 지역 전력시장의 문제점을 해결할 수 있는 강력한 해결책임을 입증할 것”이라고 밝혔다. 아울러 “전세계 ESS 시장 가운데 북미 시장은 특히 중요한 시장이며, 북미 시장에 진출할 수 있어야 글로벌 마켓에서도 성공할 수 있다”며 “이번 CES 2025와 UKF 82 스타트업 서밋을 통해 북미 시장에 VIB 및 VIB ESS를 적극 알려 나갈 것”이라고 언급했다.

2025.01.03 09:18김윤희

美, '차세대 배터리' 선점 야심…나트륨·플로우 개발 지원

미국이 나트륨이온 배터리, 플로우 배터리 등 차세대 배터리 연구개발(R&D) 투자를 지속하고 있다. 장기적으로 자국 산업을 육성해 에너지 안보를 갖추고, 산업 혁신을 주도해 일자리 창출도 유도하겠다는 목표다. 일렉티브 등 외신에 따르면 최근 미국 에너지부(DOE)는 차세대 배터리 국내 제조를 위한 재료, 공정, 기계 및 장비의 발전을 위해 11개 프로젝트에 2천500만 달러(약 370억원)를 투자한다고 발표했다. 차세대 배터리 지원 대상에는 나트륨이온 배터리, 플로우 배터리, 나노 필름 등이 포함됐다. 나트륨이온 배터리의 경우 지속적인 저비용 대량 생산을 위한 공정 개발에 초점을 뒀다. 미국 배터리 기업인 AM배터리가 280만 달러, 아르곤 국립 연구소가 150만 달러, 미국 재생에너지 기업 클린리퍼블릭이 200만원을 투자받는다. 아르곤 국립 연구소는 나트륨이온 배터리 개발 연구소 컨소시엄 주도 기관으로, 지난달 DOE에서 5천만 달러(약 740억원)을 투자받기도 했다. 플로우 배터리는 분리막 설계와 제조, 플로우 배터리 생산 규모 확대와 비용 절감을 위한 시스템 개발이 R&D 목표다. 미국 플로우 배터리 전문 기업 퀴노에너지가 260만 달러, 글로벌 화학·소재 기업 아케마가 150만 달러, 오하이오주 소재 애크런 대학교가 160만 달러를 받게 된다. 지난달 애크런 대학교는 다 쓴 전기차 배터리팩을 매립하기 전 플라스틱과 폴리머를 제거하는 프로젝트로 DOE에서 200만 달러를 투자받았다. 나노 필름은 확장 가능한 제조 공정과 장비 개발을 목표로 한다. 메릴랜드주 메릴랜드 대학교가 260만 달러, 일리노이 공과대학이 260만 달러를 투자받는다. 메릴랜드 대학교의 경우 지난해 DOE로부터 전고체 배터리의 성능 고도화 연구에 480만 달러를 투자받은 바 있다. 배터리 생산을 위한 스마트 제조 플랫폼 개발도 지원한다. 미국 배터리 기업인 차지CCCV와 아메리칸리튬에너지, 배터리 검사 기업 타이탄어드밴스드에너지솔루션즈에 각각 260만 달러를 투자한다. DOE는 지난 9월에도 배터리 및 소재 관련 국내 산업 육성을 위해 25개 프로젝트에 30억 달러(약 4조 4천억원)을 투자한다고 발표했다. DOE는 “배터리는 에너지 경제성을 높이고 미국의 전반적인 에너지 안보와 독립성을 향상시킬 차세대 기술의 핵심 요소”라며 “그리드 스토리지 혁신은 가정과 기업의 복원력, 운송 부문의 전기화, 국내 산업 제조 부문 성공에 기여할 것”이라고 설명했다. 제니퍼 M. 그랜홀름 DOE 장관은 “미국은 지난 수십 년 동안 배터리 혁신의 선두주자였으며, 바이든-해리스 행정부 하에서 우리는 이런 추진력을 다음 세대로 이어갈 수 있는 기반을 구축했다"며 “발표된 프로젝트는 이런 성공을 바탕으로 국가 안보를 강화하는 동시에 향후 수십 년 동안 미국 근로자에게 일자리를 제공할 것”이라고 말했다.

2024.12.29 09:55김윤희

스탠다드에너지, 롯데건설 사옥 '태양광+ESS' 도입 프로젝트 수행

바나듐이온배터리(VIB) 전문 기업 스탠다드에너지는 롯데건설과 제로에너지 인증 의무화에 대응하기 위한 공동 연구를 수행한다고 16일 밝혔다. 스탠다드에너지는 건물일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)과 화재에 절대 안전한 VIB 에너지저장장치(ESS)를 연계한 시설을 서울 잠원동 롯데건설 본사 사옥에 롯데건설과 공동으로 시범 설치 후 성능평가 등을 진행 중이다. 태양광 모듈 전문 업체인 엡스코어도 함께 하고 있다. BIPV는 건물의 외벽에 설치돼 전력 생산과 건축 외장재의 기능을 동시에 수행하며, 유휴 면적을 활용해 시공 면적이 부족한 도심 건물에 적합한 것으로 평가된다. 여기에 VIB ESS를 접목했다. 스탠다드에너지는 VIB가 수계 전해액을 사용해 발화 위험성이 없어 인구 밀집 지역과 실내에도 설치 가능하다고 강조했다. 규모가 작은 타일 형태로 제작이 가능해 건물 지하 주차장 등 대규모 시설은 물론 개별 가구 단위로 설치할 수 있다. 이에 따라 건물 전체는 물론 개별 가구별 전기 사용의 효율을 제고하는 데도 기여할 수 있다고 전망했다. 올해 분산에너지 활성화 특별법 시행에 이어 내년에는 제로에너지 건축물 의무화 확대가 시행된다. 이에 따라 신재생에너지 기반 분산 전력 생산과 ESS를 연계해 효율을 높이는 방식이 각광받고 있다는 설명이다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “바나듐 이온 배터리는 안전성과 효율성, 설치의 유연성으로 인해 전기 수요 부문에 가장 가깝게 설치할 수 있는 ESS”라며, “분산에너지 활성화 특별법, 제로에너지 건축물 의무화 등 변화하는 에너지 환경에서 VIB ESS는 최적의 솔루션이 될 수 있을 것”이라고 언급했다. 아울러 “바나듐 이온 배터리를 통해 주택, 사무실 등 생활의 공간에서도 ESS를 통한 에너지 효율 극대화를 체감할 수 있도록 할 것”이라고 포부를 밝혔다.

2024.12.16 09:52김윤희

리튬 넘볼 '나트륨' 배터리 나올까…"1차년도 개발 목표 달성"

리튬이온 배터리와 견줄 수준으로 에너지 밀도를 높인 나트륨이온 배터리를 개발하기 위해 정부가 장기 연구개발(R&D) 사업을 추진 중인 가운데, 사업 첫 해인 올해 목표치를 달성한 것으로 나타났다. 현재 주류인 리튬이온 배터리 대비 나트륨이온 배터리의 경우 가격이 저렴하고, 주 원료인 나트륨 매장량이 훨씬 풍부하다는 점이 장점으로 꼽힌다. 에너지 밀도가 크게 떨어진다는 단점 탓에 그 동안 상용화가 더뎠지만, 이런 한계를 극복하기 위한 기술 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 정경윤 한국과학기술연구원 본부장은 25일 '2024 차세대 이차전지 성과공유회'에서 과학기술정보통신부가 추진 중인 차세대 이차전지 사업 중 '한계돌파형 4대 차세대 이차전지 핵심 원천 기술 개발 사업'의 일환으로 진행되는 '220Wh/kg 급 한계돌파 나트륨이온전지용 고전하 저장 핵심 소재 및 고효율 셀 기술 개발' 과제 성과 현황을 공유했다. 통상 나트륨이온 배터리 에너지 밀도가 kg당 160Wh 이하인 데 반해, 현재 전기차 중 보급형 모델에도 탑재되는 리튬인산철(LFP) 배터리조차 웃도는 에너지 밀도를 구현하겠다는 목표다. 정부는 이 과제에 올해 4월부터 오는 2028년 말까지 총 121억1천만원을 투입할 예정이다. LG에너지솔루션, 포스코홀딩스, 엔켐, 천보 등 기업도 참여하고 있다. 정경윤 본부장은 나트륨이온 배터리 성능이 개선돼 향후 ESS 등 경제성이 중요한 분야에서 활발히 보급된다면, 리튬이온 배터리 대비 30~40% 가량 저렴한 가격을 형성하게 될 것으로 내다봤다. 또 리튬 매장량이 일부 지역에 편중돼 있어, 향후 자원의 무기화 흐름에 대비하기 위해서라도 고(高)에너지 밀도 나트륨 배터리 기술 확보가 필요하다고 소개했다. 과제 참여 사업자와 기관들은 연구 목표 달성을 위해 ▲양극소재 ▲음극소재 ▲전해질소재 ▲분리막소재 별 기술 연구를 진행하게 된다. 이에 따라 오는 2026년까지는 kg당 180Wh, 이후 2028년 말까지 kg당 220Wh 수준의 에너지 밀도를 구현하겠다는 계획이다. 1차년도인 올해는 약 7개월간 연구를 거쳐 니켈철망간(NFM) 등 고에너지밀도 신규 양극소재를 개발한 점 등을 핵심 연구 성과로 소개했다. 음극소재 측면에선 콜타르 피치 기반 탄소 음극소재 합성 및 나트튬 금속을 음극으로 사용하는 연구를 진행했다. 안정적이면서고 고전압에 고이온전도성을 지닌 신규 전해질 기술 개발도 추진됐다. 나트륨이온 배터리에 맞게 젖음성과 열 안정성이 확보된 분리막도 개발을 마쳤다. 올해 개발된 기술들을 토대로 프로토타입 코인형 배터리셀을 제작해 성능을 평가한 결과, 에너지 밀도는 kg당 145Wh 수준으로 나타나 올해 목표치인 kg 당 140Wh를 넘겼다. 정 본부장은 “해당 수치는 에너지 밀도 고도화를 위한 최적화 과정 없이 개발된 소재들을 모아 성능을 확인해본 수준”이라며 “밀도 측면에선 더 나아가야 할 부분이 많이 있지만, 안정적인 충방전이 이뤄지는 등 어느 정도 의미 있는 결과가 나왔다고 볼 수 있다”고 첨언했다.

2024.11.25 18:47김윤희

CATL, 영하 40도 견디는 나트륨 배터리 내놓는다

중국 CATL이 영하 40도에서도 상온처럼 방전되는 전기차용 나트륨 이온 배터리를 내년 내놓는다. 18일 중국 언론 차이롄서에 따르면 전일 열린 세계청년과학자서빗에서 CATL의 우카이 수석과학자는 "2세대 나트륨 이온 배터리가 내년 출시될 것"이라고 밝혔다. 이날 우 수석과학자는 "CATL의 2세대 나트륨 이온 배터리가 개발됐다"며 "영하 40도 환경에서도 정상적으로 방전되며, 극한 지역에서 대규모로 사용할 수 있다"고 설명했다. 나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리는 양극과 음극, 분리막, 전해질로 구성되는 등 작동 원리와 구조가 비슷하다. 다만 나트륨 배터리는 리튬 이온 대신 나트륨 이온이 양극과 음극 사이를 오간다. 리튬 배터리에 비해 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도가 더 낮지만 안전 성능과 저온 저항성에서 우수하다. 제조 원가는 나트륨 이온 배터리가 리튬 이온 배터리 보다 낮다. CATL은 앞서 2021년 1세대 나트륨 이온 배터리를 출시하고 높은 에너지 밀도, 고속 충전, 열 안정성과 저온 성능 등 장점이 있다고 강조했다. 에너지 밀도는 160Wh/kg이었으며, 상온에서 15분 간 충전하면 80% 이상 충전되는 동시에, 영하 20도 저온에서도 90% 이상 방전 성능을 유지했다. 앞서 CATL의 쩡위췬 회장은 차세대 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도 연구개발 목표가 200Wh/kg 이상이라고 밝힌 바 있다. CATL은 지난해 처음으로 중국 자동차 브랜드 체리의 모델에 '에너큐(ENER-Q)' 브랜드의 나트륨 이온 배터리를 탑재했다.

2024.11.19 09:10유효정

스탠다드에너지, '바나듐이온 ESS' CES 혁신상 수상

바나듐이온 배터리(VIB) 기업 스탠다드에너지는 내년 1월 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 IT 가전 전시회인 'CES 2025'를 앞두고 CES 혁신상을 수상했다고 15일 밝혔다. CES를 주관하는 미국소비자기술협회(CTA)는 이날 CES 혁신상 수상 제품과 기술을 발표했다. 스탠다드에너지는 스마트시티 부문에서 '에너지타일'로 혁신상을 수상했다. 에너지타일은 가로와 세로 각 15cm 크기의 타일 형태로 제작된 에너지저장장치(ESS)로 스탠다드에너지가 세계 최초로 개발한 VIB 셀을 내장하고 있다. 국내에는 이달 초 빛가람 국제전력기술엑스포(BIXPO) 2024에서 공개됐다. 스탠다드에너지는 내년 1월 CES 2025에서 에너지타일을 해외 시장에 첫 선을 보일 예정이다. 에너지타일은 화재 위험성이 없는데다 작은 셀 단위로 제작이 가능한 바나듐 이온 배터리의 장점을 극대화해 주택, 사무실, 지하주차장 등 다양한 실내 환경에 설치가 가능하도록 제작됐다. ESS 열 폭주에 따른 폭발 위험으로 보급이 확대되기 어려웠던 도심 내부 설치가 가능하다는 설명이다. 스탠다드에너지는 VIB에 대해 높은 에너지 효율 및 급속 충방전, 20년 이상 장수명 운영이 가능해 신재생 에너지 피크 저감 및 전기차 초고속 충전 출력 보조, 도시전철 회생제동 에너지 저장 등 다양한 ESS 용도에 적합하다고 강조했다. 특히 매우 짧은 시간 내(초속응성) 고출력 충방전이 필요한 인공지능(AI) 데이터센터와 같은 도시형 IT 기반 시설의 안정적인 전기 공급 및 전력 사용 효율을 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “전 세계의 유수 기업들이 첨단 제품을 선보이는 CES 2025에서 에너지타일이 혁신상을 수상한 것은 에너지타일에 적용된 VIB의 기술력과, 도심형 ESS의 가능성을 해외에서도 인정받은 것”이라며 "이번 CES 혁신상 수상 및 CES 2025 참가를 계기로 VIB가 ESS의 글로벌 표준이 될 수 있도록 할 것”이라고 포부를 밝혔다.

2024.11.15 16:12김윤희

"납없이" 세계 최고 수준 청색광 내는 차세대 발광물질 개발

납 대신 진환경 이온으로 세계 최고 수준의 청색광을 내는 차세대 발광물질이 개발됐다. KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 납 이온 없이도 우수한 색 표현력과 높은 발광 효율을 가질 수 있는 친환경 대체 소재를 개발하였다고 13일 밝혔다. 연구팀은 이번 연구에서 원자번호 63번인 유로퓸 이온(Eu2+)으로 친환경 논란이 일던납 이온을 대체하는데 성공했다. 논문 공동 제1저자인 하재영 연구원(박사과정)은 "최근 차세대 발광 소재로 납 기반 페로브스카이트가 색 순도가 높고 발광효율이 우수한데다 색 조절이 쉬워 주목받지만, 문제는 납 성분"이라며 "이 납 성분을 친환경적으로 해결하기 위해 연구를 시작했다"고 설명했다. 연구팀은 납을 대체할 물질로 유로폼 페로브스카이트 나노결정 소재를 활용했다. 걸림돌이던 이 물질의 구조적, 광학적 성질 제어와 성능 개선 방법도 찾았다. 연구팀은 이 문제 해결에 두 가지 브롬계 유기 리간드 전구체를 사용했다. 암모늄 계열인 올레일암모늄 브로마이드와 포스핀 계열인 트리옥틸포스핀 브로마이드를 적용한 것. 이를 이용해 유로퓸 기반 페로브스카이트 나노결정을 합성했다. 하재영 연구원은 "분석 결과도 만족스러웠다"며 "발광 스펙트럼 반치폭이 24나노미터에, 40.5%라는 세계 최고 수준 발광 효율을 달성했다"고 말했다. 반치폭은 광원의 발광 스펙트럼이 좁을수록 디스플레이에서 선명한 색 표현이 가능하다. 기존 유기 발광체 반치폭은 40나노 이상이다. 하 연구원은 20나노미터 대 청색영역이라는 전체 조건을 달아 세계 최고 수준임을 강조했다. 하 연구원은 "상용화를 위해선 공기중 산화 등으로부터 보호하는 연구가 필요하다"며 "상용화 된다면 LED 디스플레이나 이미지 센서 등에 광전 소자로 활용가능할 것"이라고 덧붙였다. 하 연구원을 지도한 조힘찬 신소재공학과 교수는(교신저자) “그동안 어려웠던 친환경 비납계 페로브스카이트 소재 연구의 돌파구를 제시한 연구 결과”라며 “차세대 디스플레이 및 광학 소자 개발의 새로운 지평을 열 수 있을 것"으로 기대했다.했다. 조힘찬 교수는 "이번 연구는 성능과 메카니즘을 규명한 것"이라며 "상용화를 위해서는 발광효율을 80%까지 끌어올리고, 공정성 개선과 소재 분산 안정성, 소재 균일화, 패턴 작업 제어 등 풀어야할 숙제가 많아 다소 시간이 걸릴 것"으로 내다봤다. 공동 제1저자로 연성범 연구원(석박사통합과정)도 참여했다. 연구결과는 국제 학술지 '에이씨에스 나노 (ACS Nano)'에 10월 17일 온라인으로 게재됐다. 또 11월 호 부록 표지로 출판될 예정이다.

2024.11.13 09:54박희범

타일로 변신한 'ESS'…스탠다드에너지, 내년 신제품 출시

바나듐이온배터리(VIB) 전문 기업 스탠다드에너지는 지난 6일부터 3일간 개최된 빛가람 국제전력기술 엑스포 2024(BIXPO 2024)에 참여했다고 11일 밝혔다. 스탠다드에너지는 BIXPO 2024의 신기술 공개 행사에서 실내에도 설치가 가능한 빌트인 방식의 에너지저장장치(ESS) '에너지 타일'을 선보였다. 에너지타일은 기존 컨테이너형 ESS와 달리 얇은 타일 형태로 설계돼 주택, 사무실, 지하 주차장 등에 다양한 형태로 설치될 수 있다. 인공지능(AI) 데이터센터와 같은 IT 기반 시설, 도심 지역 주택과 상업 건물 같은 전력 수요처에 공간 손실을 최소화해준다는 설명이다. 에너지타일은 화재에 안전하면서도 높은 충전 효율과 빠른 충방전 성능, 규모가 작은 셀 단위로 제작 가능한 VIB의 장점을 극대화한 제품으로 소개했다. VIB는 수계 전해액을 사용해 발화 위험성이 없고, 작동 중 온도 변화가 거의 없어 인구 밀집 지역은 물론 실내에도 설치할 수 있다. 타일 내 셀을 장착하는 방식으로 벽이 있는 곳이면 어떤 형태로든 배치 가능하다. 신재생에너지 연계, 초급속 전기차 충방전 출력 보조 등 다양한 전력 수요에 대응할 수 있다. 스탠다드에너지 부스를 찾은 방문객들의 향후 상용화 및 공급 관련 일정에 대한 문의도 이어졌다. 스탠다드에너지는 내년부터 에너지타일의 생산 및 판매를 본격화할 계획이다. 에너지타일 외에도 스탠다드에너지 부스에는 최근 ESS용 배터리 시장의 특성을 반영하여 다양한 전시물이 설치됐다. 순간적인 고출력 전력 공급이 필요한 AI 데이터센터, 도시전철 회생제동, 주파수 조정 등 고출력 시장의 경우 기존 ESS를 통해 안전하고 안정적인 전력 공급이 어려운데 VIB ESS로 해결을 모색할 수 있다고 자신했다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “화석연료 시대에서 전기화 시대로의 패러다임 변화는 전력 생산의 분산화를 통해 에너지 평등이 실현되는 미래를 꿈꾸게 한다”며, “스탠다드에너지는 에너지타일과 같은 다양한 VIB 솔루션을 제시해 사업화함으로써 에너지 평등이 실현에 앞장설 것”이라고 포부를 밝혔다.

2024.11.11 10:57김윤희

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

KRISS, 몰리브덴+루테늄 촉매로 고효율 '그린수소' 생산 성공

# 그린 수소는 물을 전기 분해하는 '수전해' 방식으로 생산된다. 생산 과정에서 이산화탄소와 같은 오염 물질이 발생하지 않아 차세대 친환경 에너지원으로 꼽힌다. 촉매는 수전해 과정에서 물을 수소와 산소로 분해하는 역할을 한다. 그린 수소의 생산 효율은 결국 촉매의 성능에 따라 좌우된다. 그린 수소 상용화는 제작 비용이 저렴하면서 오랜 기간 높은 성능을 유지하는 촉매 개발에 달려 있다. 국내 연구진이 친환경 에너지인 그린 수소의 생산 효율을 높이고 비용은 절감할 새로운 소재를 개발했다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 음이온교환막(AEM) 수전해에 쓰이는 고성능 비(非)귀금속계 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다. 음이온교환막(AEM) 수전해는 경제적인 비금속 촉매를 사용하지만, 많은 양의 수소를 안전하게 생산할 수 있어 차세대 수전해 기술로 주목받는다. 현재 음이온교환막 수전해 장치에는 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등의 귀금속 촉매가 주로 활용된다. 그러나 소재가 고가인데다 쉽게 부식(열화)돼 수소 생산단가를 높이는 요인으로 작용한다. KRISS 첨단소재측정그룹 박선화 책임연구원은 "몰리브덴 산화물계(MoO2-Ni4Mo) 소재에 극소량의 루테늄(Ru)을 배합한 비귀금속계 촉매를 개발했다"며 "가속기 실험으로 수산화 이온(OH-) 흡착이 열화 발생의 원인임도 밝혀냈다"고 말했다. 몰리브덴 산화물 소재는 높은 전기전도도를 가졌지만, 알칼리성 환경에서 열화 반응이 일어나 수전해 촉매로 사용하기엔 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 연구진은 몰리브덴 산화물 소재에 루테늄을 최적의 비율로 배합하는 기술을 고안했다. 3㎚(10억분의 3 m) 이내의 루테늄 입자가 소재 표면을 얇게 덮어 열화를 막고 내구성을 높인다는 사실을 확인했다. 연구진은 "수전해 성능 측정 결과, 기존 상용 소재에 비해 4배 우수한 내구성과 6배 이상 높은 활성도를 보였다"며 "일반 전기가 아닌 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 이용한 수전해에서도 22.8%의 높은 태양광-수소 전환효율을 나타냈다"고 말했다. 이 촉매는 또 담수뿐만 아니라 해수에도 적용 가능하다는 것이 연구진 설명이다. 불순물을 제외한 알칼리성 모의 해수를 전해질로 이용한 수전해에서도 높은 활성도와 안정성을 나타낸다. 박선화 책임연구원은 “현재는 그린 수소를 생산하기 위해 반드시 정제된 물이 필요하지만, 만약 실제 해수를 이용한다면 담수화에 필요한 막대한 비용을 줄일 수 있을 것"이라고 말했다. 박 책임연구원은 "원천연구여서 기술성숙도로 보면 1~2단계 정도 될 것"이라며 "가능성이 보이는 만큼 후속 연구를 이어갈 계획"이라고 덧붙였다. KRISS 기본사업의 지원을 받은 이번 연구는 서울대학교 장호원 교수 연구팀과 한국재료연구원 최승목 책임연구원 연구팀이 공동으로 참여했다. 연구결과 화학공학 분야의 세계적인 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 비-인바이런먼트 앤 에너티'(Applied Catalysis B-Environment and Energy) (IF: 20.2)(7월)에 게재됐다.

2024.10.15 09:20박희범

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

韓-美 연구진, 하이브리드형 오류정정기술 첫 개발…"범용 양자컴에 한 발 더"

양자 컴퓨터 속도가 슈퍼컴퓨터보다 30조 배나 빠르지만, 크게 두 가지 문제가 있다. 하나는 범용성이 없다는 점이다. 특정한 분야에 특화돼 사용된다. 다른 하나는 큐비트(연산 최소단위)가 깨지기 쉬워 오류가 많다는 점이다. 또 큐비트를 생성하는 방법은 광자나 초전도, 이온트랩 등 다양한 방법이 있다. 그러나 현재는 서로 호환성이 없다. 한미 연구진이 이 문제 해결의 단초를 내놨다. 양자 컴퓨터의 범용성과 실용성을 확보하기 위해 반드시 돌파해야 하는 양자오류정정 기술을 세계 처음 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST,원장 오상록)은 양자기술연구단 이승우 박사 연구팀(제1저자 : 이재학 선임연구원)과 미국 시카고대 리앙징 교수 및 서울대 정현석 교수 연구팀과 공동으로 '결험허용 양자컴퓨팅 아키텍처'를 개발했다고 6일 밝혔다. ■연구배경 최근 몇 년 새 전 세계에서 양자컴퓨팅 기술을 선도하는 국가와 기업은 모두 양자오류정정 기술 확보전에 돌입했다. 양자컴퓨터가 슈퍼컴보다 엄청 빠른 장점은 있지만, 양자 상태에 입력된 큐비트가 외부 영향에 취약하고 잡음과 오류가 쉽게 발생하는 단점이 있다. 이 같은 오류가 양자컴퓨팅 시스템의 규모가 커질수록 오류가 기하 급수적으로 증가한다는 것이다. 이 오류를 해결하기 위한 방법으로 물리 큐비트 여러 개 모아 오류정정 부호를 입력하는 이산변수 방식(DV)과 단일모드에 모두 모아 처리하는 연속변수방식(CV)이 있다. DV는 IBM이나 구글, 큐에라, PSI퀀텀 등이 지향하는 방식이다. CV는 아마존이나 자나두가 이 방법을 채택했다. 그러나 한미 연구팀은 DV와 CV를 통합해 하이브리드형으로 오류를 정정하는 '결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처'를 개발했다. ■연구내용 이 하이브리드 기술은 DV와 CV의 장점을 통합했다. 이승우 박사는 "하이브리드 퓨전 기법을 활용, 하이브리드 큐비트를 연결해 DV와 CV의 양자 얽힘 상태를 만들어 적용했다"며 "큐비트의 오류 정정 조작 방식도 하이브리드에 적합하게 설계했다"고 말했다. 이 박사는 "수치 시뮬레이션 결과 광학 기반 양자컴퓨팅에 하이브리드 방식을 적용할 경우 기존 대비 최대 4배 높은 광자 손실 임계값을 달성했다"며 "같은 수준의 논리 오류율을 달성하는 데 필요한 자원도 13배 이상 감소한다"고 설명했다. 연구팀은 또 광자 기반 뿐만 아니라, 광자-초전도, 광자-이온트랩 등의 이종 시스템 간의 하이브리드 가능성도 세계 처음 제시했다. 범용 양자컴퓨팅으로 가는 길을 제시한 셈이라는 것이 연구진의 설명이다. 연구팀은 향후 광자-초전도 등 이종간 양자컴퓨팅 구현 방법을 추가 연구로 구현할 계획이다. 제1저자인 이재학 박사와 이승우 박사는 “양자컴퓨팅 개발에 새로운 방향성을 제시한 연구”라며, “규모있는 양자컴퓨터의 개발과 실용화를 위해서는 서로 다른 플랫폼의 장점을 통합하는 하이브리드 기술이 중요해질 것"으로 예측했다. 이 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 KIST 주요 사업과 양자기술협력사업으로 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 'PRX Quantum' 8월2일자로 게재됐다. KIST는 현재 '양자 오류정정 핵심기술 개발'을 위한 국제공동연구센터를 주관하고 있다. 미국 시카고대, 서울대, 캐나다 양자컴퓨팅 기업 자나두(Xanadu)가 파트너 기관으로 참여했다.

2024.10.06 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

불 안나는 바나듐이온 배터리가 온다..."LFP보다 25% 저렴"

“고객사 도입 사례를 기준으로 볼 때 바나듐이온 배터리(VIB)가 리튬인산철(LFP) 배터리 대비 25% 적은 비용으로 동일한 효용을 낸다는 것을 확인했다.” 스탠다드에너지 김부기 대표는 11일 기자간담회에서 회사가 최초 개발한 바나듐이온 배터리가 에너지저장장치(ESS) 영역에서 갖는 경쟁력을 설명하면서 이같이 말했다. 바나듐이온 배터리는 물과 바나듐을 기반으로 한 배터리로, 현재 다방면으로 활용되는 리튬이온 배터리와 달리 화학 구성 특성상 큰 충격을 받거나 불을 붙여도 화재 위험이 없다. 전력 충·방전 속도도 빠르고, 성능 저하 없이 충방전 10만번 이상을 지원하는 등 내구성에도 강점이 있다. 리튬이온 배터리의 경우 5천회 이하 정도를 지원한다. 스탠다드에너지는 바나듐이온 배터리가 현재 ESS용 리튬이온 배터리의 한계를 보완하면서도 더 나은 성능을 낼 수 있다는 입장이다. 화재 위험이 상존한다는 점, 상대적으로 적은 충방전 횟수를 지원하는 만큼 배터리 교체 주기를 더 짧게 가져가야 한다는 점 등이다. 리튬이온 배터리 중 LFP 배터리가 삼원계 배터리 대비 비교적 화재 위험이 적고 저렴해 최근 ESS 시장에서 입지를 늘려가고 있지만, 바나듐이온 배터리가 비용 측면에서도 더 우수한 평가를 받았다는 것이다. 또 LFP 배터리가 안전하다 해도 화재 사례가 존재하고, 상대적으로 출력이 약해 가정용 ESS 등으로 보급되는 추세라고 덧붙였다. 스탠다드에너지는 실제 이날 간담회에서 바나듐이온 배터리에 여러 번 구멍을 뚫어 발열이나 연기 등 아무 이상 징후가 나타나지 않는 모습을 보여주기도 했다. 스탠다드에너지는 무중단 운영, 고출력, 단주기 등 특성이 요구되는 인공지능(AI) 데이터센터용 ESS에선 바나듐이온 배터리가 더욱 각광받을 것으로 자신했다. 1시간에 3번 이상 충방전할 수 있는 배터리는 시중에서 바나듐이온 배터리가 유일하다는 설명이다. 지난해 바나듐이온 배터리 관련 표준이 마련됨에 따라 스탠다드에너지는 올해 3분기 고객사에 제품 인도를 시작했다. 공급 요청이 증가함에 따라 내년 1분기까지 MWh급으로 양산 시설을 확대 구축하기로 했다. 구축이 완료되면 지금보다 생산량이 10배 이상 확대된다. 장기적으로 오는 2030년까지는 GWh 규모로 생산능력을 확대할 계획이다. 김 대표는 “국내외 다양한 곳들과 파트너십을 맺고 있고, 생산량이 수주량을 따라가지 못해 증설을 결정한 것”이라며 “고출력 전력망과 AI 등 데이터센터, 도심 전기차 충전소 등 인프라 시장에선 바나듐이온 배터리가 더 우수해 고객사들과의 계약이 진행되고 있다”고 밝혔다. 본격적으로 매출이 확대되는 내년부터는 해외 시장 공략에도 나선다. 특히 ESS 분야에서 앞서가는 미국과 일본 시장을 먼저 공략하고 내후년에는 유럽, 중동 시장으로 진출 지역을 넓힐 계획을 세웠다. 사업 확대에 따라 2027년엔 기업공개(IPO)를 추진할 방침이다. 김기현 스탠다드에너지 사업본부장은 “일본 고객사의 사업 문의가 많고, 추진 중인 프로젝트도 있다”며 “내년 상반기 일본에서 전기차 충전소 관련 시설로 바나듐이온 배터리 기반 ESS를 설치할 계획”이라고 언급했다.

2024.09.11 16:17김윤희

양자표준 선도기업 SDT, "100억 원 프리-IPO 투자 유치"

양자표준기술 전문기업 SDT(대표 윤지원)가 신한벤처투자로부터 100억원 규모의 Pre-IPO 투자 유치에 성공했다고 28일 밝혔다. 이번 투자 유치는 전세계 산업 현장 내 양자기술 도입이 본격화되며 더 이상 과학의 영역이 아닌 양자공학으로 진화, 발전해 나가고 있는 양자시장에서 혁신적 기술 상용화의 성과들을 입증해 온 SDT의 기술력과 잠재력을 인정받은 것으로 평가됐다. SDT는 정부의 적극적인 R&D 지원을 통해 양자컴퓨터 제조에 필요한 양자 제어장비(얽힘, 중첩을 제어하는 필수장비) 상용화에 성공했다. 특히 △초전도체 △중성원자 △이온 트랩 △실리콘 스핀 △다이아몬드 NV 센터 등 다양한 물리 플랫폼을 아우르는 호환성과 기술 노하우를 보유했다. 양자 컴퓨팅 글로벌 생태계 내 풍부한 파트너십과 기술 전반의 광범위한 지식재산권(IP)을 보유한 것도 SDT가 국내 양자산업 생태계를 대표하는 양자 컴퓨터 제조 기업으로 자리매김하는 원동력이 됐다. SDT는 올 연말 국가 슈퍼컴퓨팅 센터를 보유한 한국과학기술정보연구원(KISTI)과 공동으로 한국형 양자컴퓨팅 클라우드 서비스를 처음 공개할 예정이다. 최근에는 국내 연구기관과 실리콘 스핀 및 다이아몬드 NV 센터 기반 QPU와 클라우드 서비스 연동 등 풀스택 양자 컴퓨터 및 양자 클라우드 상용화에도 적극 나서고 있다. SDT는 이번 투자유치를 계기로 정부 지자체와 함께 한국 최초의 상용화된 양자컴퓨터 제조 및 클라우드 서비스를 위한 양자컴퓨팅 데이터센터 구축에 나설 계획이다. 이와 함께 국방, AI, 제약 및 화학 등의 산업분야에서 양자 상용화 기술 도입에 속도를 낼 계획이다. SDT는 매년 수조원 대의 투자에 나서고 있는 미국, 중국 등에 비해 뒤쳐져 있는 양자컴퓨터와 암호통신분야 국가 안보기술 경쟁력 확보를 위해 국방부 등과도 긴밀하게 협력해 나간다는 계획이다. SDT는 당초 200억 원 규모로 투자를 유치할 계획이었다. 이에 따라 나머지 100억 원은 글로벌 해외기업 및 기존주주들로부터 투자받아 조만간 마무리한다는 복안이다. SDT는 이외에 국내외에서 주목받고 있는 대표적인 물리 플랫폼 기반의 양자컴퓨터 개발에도 박차를 가할 계획이다. 우선 오는 2026년 상반기까지 64 큐비트 초전도체 양자컴퓨터 개발을 진행한다. 중성원자 양자컴퓨터 경우 2025년 상반기까지 3D 배열 개발을 완성, 2026년 상반기까지 소프트웨어와 알고리즘 개발을 완료한다는 계획이다. 2027년 상반기까지는 20 큐비트 실리콘스핀 양자컴퓨터 개발, 그리고 광집적회로(PIC, Photonic Integrated Circuit) 양자컴퓨터 개발을 위해 2027년 상반기까지 가우스 보손 표본추출(Gaussian Boson Sampling) 문제를 해결할 수 있는 단계에 도달한다는 목표를 세웠다. 이번 투자결정과 관련, 신한벤처투자 조재호 상무는 “SDT는 검증된 양자컴퓨터 장비 제조 역량을 바탕으로, 국내 유일의 양자컴퓨터 전문 스타트업으로서 시장을 선도하고 있다”며 “선도적 기술력과 양자산업 생태계 내 리더십을 바탕으로, 국내는 물론 해외시장에서도 그 가능성을 발현해 나가길 기대한다”고 전했다. 윤지원 SDT 대표는 “이번 투자유치로 SDT의 기술력과 시장 잠재력이 입증됐다. 특히, 양자공학이 더 이상 과학의 영역에 머무르지 않고 산업 전반에서 실질적인 가치를 창출할 수 있음을 보여줬다는 점에서 그 의미가 크다”며, “SDT는 한국형 양자컴퓨팅 생태계 구축을 위한 선도적 역할과 글로벌 시장에서의 경쟁력 확보를 위한 본격적인 행보를 치밀하게 준비해 나갈 것”이라고 말했다.

2024.08.28 15:39박희범

삼성전자, CMP 공정에도 '플라즈마' 적용 추진

삼성전자가 초미세 공정 구현에 유리한 플라즈마 기술을 반도체 공정에 확대 적용한다. 기존 화학 소재만을 활용하던 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 플라즈마를 활용하는 방안을 평가 중인 것으로 알려졌다. 배근희 삼성전자 마스터는 12일 수원 컨벤션센터에서 열린 '차세대 리소그래피 + 패터닝' 학술대회에서 이 같이 말했다. 플라즈마는 기체 상태의 물질에 높은 에너지를 추가적으로 인가하면 형성되는 제 4의 물질이다. 분자 간 격렬한 충돌로 다수의 양이온과 전자가 발생(이온화)하기 때문에 에너지 밀도가 높다. 이 같은 장점 덕분에 플라즈마는 반도체 공정에 다양하게 활용되고 있다. 가장 주요 적용처는 식각 공정으로, 식각은 웨이퍼 상에 도포된 물질 중 필요없는 부분을 제거하는 기술이다. 이후 플라즈마는 증착, 확산, 메탈, 포토 공정 등에도 적용돼 왔다. 나아가 플라즈마는 향후 CMP 공정에서도 적용될 가능성이 높다. CMP는 굴곡이나 요철이 발생한 웨이퍼 포면을 화학·기계적 방식으로 연마해 평탄화시키는 공정이다. 배근희 마스터는 "반도체 8대 공정 중 유일하게 플라즈마를 쓰지 않던 CMP에서도 플라즈마를 활용하는 방안이 평가되고 있다"며 "조만간 반도체 전체 공정에서 플라즈마가 활용될 것으로 예상된다"고 밝혔다. 삼성전자의 연구개발 현황에 대해 묻는 질문에는 "삼성전자를 포함한 주요 기업들이 관련 설비사들과 개발하고 있는 상황"이라며 "다만 구체적인 적용 예상 시점은 언급하기 어렵다"고 답변했다. 한편 삼성전자는 플라즈마 식각의 선택비를 높이기 위한 차세대 기술 개발도 지속하고 있다. 선택비란, 식각 공정에서 목표로 한 물질을 얼마나 정확하게 제거하는 지 나타내는 척도다. 대표적으로 삼성전자는 ALE(원자층 식각)에 주목하고 있다. ALE는 원자 수준인 1옹스트롬(0.1나노미터)의 단위로 식각하는 기술이다. 배근희 마스터는 "ALE도 파티클에 취약하다는 문제점이 있으나, 여러 조건을 최적화하면서 기술을 개선해나가고 있다"며 "정확한 공정은 공개할 수 없으나 삼성전자 식각에 이미 활용되고는 있다"고 설명했다.

2024.08.12 14:04장경윤

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