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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

KAIST, 뉴로모픽 컴퓨팅 신뢰성·속도 실험실 수준 '개선'

국내 연구진이 뉴로모픽 컴퓨팅의 신뢰성과 속도를 일부 개선했다. 뉴로모픽 소자 상용화에 기여할 전망이다. KAIST는 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 한양대학교 연구진과 공동으로 차세대 메모리 소자의 신뢰성과 성능을 높일 수 있는 이종원자가 이온 도핑 방법을 개발했다고 21일 밝혔다. 이종원자가 이온(Aliovalent ion)은 원래 존재하던 원자와 다른 원자가(공유 결합의 척도)를 갖는 이온을 말한다. 연구팀은 기존 차세대 메모리 소자의 가장 큰 문제인 불규칙한 소자 특성 변화를 개선하기 위해 이종원자가 할라이드(halide) 이온을 산화물 층 내에 주입하는 방법을 찾았다. 이 결과 소자 동작의 균일성, 동작 속도, 그리고 성능이 '주목할 만큼' 향상됐음을 실험적으로 확인했다. KAIST 배종민 연구원(석사과정)은 "신뢰성 문제는 어느 정도 해결한 것으로 본다"며 "그러나 뉴로모픽 소자가 상용화 되기 위해서는 뉴로모픽 소자의 회로단에서 아날로그를 디지털 값으로 변환하는 보틀랙 발생 등 여러 문제를 먼저 해결해야 할 것"이라고 말했다. 최신현 교수는 "이번에 밝혀낸 성능 향상 원리를 다양한 반도체 소자에 응용할 수 있을 것"으로 내다봤다. 이 연구는 KAIST 전기및전자공학부 배종민 석사과정, 한양대학교 권초아 박사후연구원이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구결과는 국제 학술지 `사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 6월호에 게재됐다.

2024.06.21 09:53박희범

그린수소 생산 공정 코팅 1회로 "끝"…상용화 준비도 "끝"

그린수소 생산 공정을 혁신적으로 단순화할 수 있는 기술이 개발됐다. 상용화도 바로 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 한국재료연구원(KIMS)은 에너지환경재료연구본부 최승목 박사 연구팀이 음이온교환막 수전해의 핵심 부품인 전극을 원료물질로부터 바로 양산 가능 수준으로 만드는 '원스텝 전극 제조 공정'을 국내 최초로 개발했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 이 기술을 상용 수준의 음이온교환막 수전해 스택에 적용하는 데 성공했다. 최승목 책임연구원은 "원스텝 열간 압착 공정을 사용해, 원료물질인 코발트 수산화물을 촉매인 코발트 산화물로 변환하면서 동시에 코팅 한번으로 고균일 촉매층을 형성하는 기술"이라고 설명했다. 기존 6단계 공정(수산화물-산화물-분쇄-분산-코팅-건조)을 한 번의 코팅으로 마무리할 수 있다는 것. 공정 단가를 60%정도 절감할 것으로 연구진은 기대했다. 연구팀은 온도와 압력을 세밀하게 조절, 10㎚ 크기의 균일한 산화물 입자로 구성된 촉매층을 제조했다. 또 개발된 전극을 음이온교환막과 수소발생촉매를 이용해 막전극접합체를 제조한 후, 상용 수준의 수전해 셀에서 안정성과 성능을 확인했다. 연구팀은 수소 발생 효율은 저위 발열량 기준 약 80%, 성능감소율은 연속 운전 1천시간 동안 2㎷/kh라고 설명했다. 수전해를 통한 그린수소 생산량은 2030년까지 1천100만 톤, 69GW 용량을 가질 것으로 예상된다. 국내에서는 2030년을 목표로 ㎿급 수전해 시스템 상용화를 추진 중이다. 최승목 책임연구원은 “음이온교환막 수전해의 상용화 관련 난제 중 하나를 해결했다”며 “음이온교환막 수전해의 대량 양산이 가능해 단가를 크게 줄일 수 있을 것"으로 기대했다.

2024.06.19 14:28박희범

13년째 건설중인 '한국형 중이온 가속기' 이달부터 4개 과제 대상 시범 운영

13년 째 건설중인 한국형 중이온가속기 '라온(RAON)'이 이달 말부터 국내 연구자를 대상으로 시범운영에 들어간다. 과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS)는 지난 해 12월 국내 연구자를 대상으로 연구과제를 접수한 바 있다. 또 해외석학이 참여하는 가속기 활용 자문위원회도 가동했다. 중이온가속기연구소는 또 최근 빔타임 배정위원회를 구성하고 최종 빔 참가자와 활용 시간을 확정했다. 실험 과제는 총 4개다. IBS 희귀핵연구단은 저에너지 실험장치인 '코브라'에서 실험한다. '코브라'는 일단 시범운영이 끝나는 8월부터는 유지보수에 들어가게 된다.또 연말에는 초저에너지 실험장치인 '아이솔빔'에서 교원대 프로젝트를 대상으로 본격 실험에 들어갈 예정이다. 중이온가속기연구소는 지난해부터 지속적으로 가속관 전단부와 후단부에서 빔을 성공적으로 뽑았다. 또 이결과를 바탕으로 희귀동위원소를 만들어내는데도 성공했다. 연구팀은 가벼운 양성자를 가속한뒤 무거운 원소에 충돌시켜 무거운 이온(중이온)을 생산한 뒤 이를 가속하고, 다시 탄소 등과 부딪혀 희귀동위원소를 생산한다. 연구소 측은 "지난 2021년 1단계 저에너지 구간 구축을 완료한 상태"라며 "현재 고에너지 가속장치 구축을 위한 2단계 선행 R&D를 진행중'이라고 말했다. '라운'은 현재 전체 초전도 가속관 124개에서 주파수와 빔 위상 제어에 성공해 빔 인출이 가능한 상태다. 빔 에너지가 가속장치 54기를 가속하는 17.6MeV/u, 시간당 빔 이온 개수에 해당하는 빔 전류는 21.3μA에 이른다. '라온'프로젝트는 지난 2010년부터 총 1조5천억원이 투입됐다. 그러나 시설을 모두 완료하지 못한 채 지난 2021년 12월 건설사업이 종료됐었다. 과기정통부는 내년까지 선행 연구개발을 거친 뒤 나머지 구간 건설 여부를 결정할 방침이다. 한편 이날 이종호 과기정통부 장관은 대전 중이온가속기연구소 현장을 방문하고, 시범 운영 준비 현황을 살펴봤다. 이종호 장관은 “최근 우주, 반도체 등 첨단 분야에서 미시적인 입자를 관측하거나 입자간 충돌 및 생성이 가능한 대형 가속기의 중요성이 높다"며 "아직은 초기 단계인 중이온가속기가 당초 목표대로 세계 최고 수준의 가속기 구축으로 이어질 수 있도록 노력해 달라"고 당부했다. 또 이 장관은 “이용자와의 지속적인 소통과 협업을 통해 안정적인 이용자 지원 방안도 모색할 수 있기를 기대한다"며 "정부도 중이온 가속기의 안정적 구축을 위해 적극 지원해 나갈 것"이라고 말했다.

2024.06.17 15:44박희범

한국화학연구원, 리튬금속전지 수명 3배 늘려…대면적 연구 조만간 착수

기존 리튬금속전지 수명을 3배이상 늘릴 수 있는 획기적인 소재가 개발됐다. 한국화학연구원은 화학소재연구본부 김도엽 박사 연구팀(논문 제1저자 : 정상윤 박사과정)이 손쉬운 방법으로 리튬복합소재를 개발했다고 5일 밝혔다. 리튬금속전지를 충전할 때 리튬이온은 양극에서 음극인 리튬금속 표면으로 이동한다. 이 때 리튬이온이 리튬금속에 나뭇가지처럼 마구잡이로 쌓이는 데(덴드라이트), 연구팀이 이 문제를 해결한 것. 리튬 덴드라이트 현상은 전해액 분해를 가속화해 전지 성능을 떨어뜨리고, 심한 경우 분리막을 뚫고 나와 양극과 접촉하는 쇼트가 발생, 전지폭발을 일으키기도 한다. 이에 따라 리튬금속을 음극재로 사용하는 리튬황전지나 리튬공지전지 등 고성능 차세대 이차전지를 개발하기 위해서는 이같은 리튬 덴드라이트 성장 억제 기술이 필수다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 기계적 반죽법을 도입했다. 전고체 전지의 고체전해질로 많이 쓰는 Al-LLZO(알루미늄을 도핑한 리튬란타튬지르코네이트고체전해질 복합소재)을 기계적으로 반죽해 복합소재 입자가 고루 섞이도록 한 것. 리튬 호일에 LLZO 입자를 올린 뒤 반을 접어 롤프레스로 눌러 펴준 다음, 이를 다시 반을 접어 롤프레스로 눌러주는 과정을 30회 반복했다. 이렇게 개발한 복합 소재를 리튬 금속전지의 음극으로 사용했을 때 대면적 대조군인 리튬 호일(일반 리튬 음극) 대비 전지 수명이 3배 이상 증가했다. 연구팀은 "리튬금속을 적용하면 70회 충·방전 이후 용량 감소율이 커지는 반면, 이번에 개발한 복합소재를 적용하면 250회 충·방전 후에도 급격한 용량 감소 없이 안정적으로 구동했다"며 "충·방전 속도가 일정 조건에서 20% 이상 증가한 것도 확인했다"고 설명했다. 연구팀은 셀 적용 가능성을 확인하기 위한 실험도 진행했다. 가로 3㎝, 세로 4.2㎝ 크기의 파우치 셀을 조립해 충·방전시켰을 때 50㎃h 용량이 유지됐다. 김도엽 책임연구원은 "대면적 셀 적용 가능성을 확인한 셈"이라며 ""최근 선정된 '글로벌 TOP 전략연구단' 사업과 연계해 리튬 복합소재의 고성능 및 대면적화를 위한 공정 기술 개발을 추진할 계획"이라고 말했다. 연구결과는 소재분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF : 19)(1월호) 내부 표지 논문으로 게재됐다.

2024.06.05 15:32박희범

화학연 "민물이나 바닷물로 고순도 수소 생산 가능"

고순도 수소를 경제적으로 생산할 수 있는 수전해 기술의 핵심소재가 개발됐다. 한국화학연구원은 이장용·김성준 박사 연구팀이 해외 상용 소재 대비 성능과 내구성이 뛰어난 고분자량화 폴리카바졸계 음이온 교환 소재(HQPC-TMA)를 개발했다고 3일 밝혔다. '수전해'는 물을 전기분해해 친환경 그린수소를 생산하는 기술이다. 한국형 탄소중립 100대 기술 중 하나다. 수전해 기술의 일종인 음이온교환막 수전해(AEMWE)는 고분자 막을 이용해 수산화 이온(OH-)을 전달하고, 전기분해로 수소를 생산한다. 연구팀은 이 수전해 설계에 분자구조 조절이 용이한 폴리카바졸(PC)계 소재를 활용했다. 이를 통해 수소 생산 성능과 내구성을 높인 이온교환 소재를 개발한 것. 이 소재로 만든 음이온교환막과 셀은 기존에 상용화된 소재 대비 내구성이 10배 정도 우수했다. 이온 전도 성능(이온전도도)도 20% 이상 개선됐다. 실험 결과 이 소재는 80℃의 고농도 알칼리 용액(3M KOH 수용액)에서 2천500시간 경과 후에도 이온전도도를 100% 유지됐다. 기존 소재는 통상 이온전도도가 97~60% 정도 나온다. 폴리카바졸은 전기 발광 특성이 독특하고, 화학적 안정성이 좋아 유기 발광 다이오드(OLED)나 유기 태양전지, 이온교환 소재 등에 많이 쓴다. 연구팀은 또 이 소재를 음이온교환막으로 활용, 비귀금속 전극과 결합한 수전해 셀을 제작하고, 이를 1천시간 동안 가속 평가(60℃, 1.0 A/㎠)한 결과 셀 열화 속도도 기존 대비 10분의 1로 크게 개선됐다. 2V 전압에서 전류 밀도도 기존 외국에서 개발한 소재는 8A~12A/㎠인 반면 이 소재는 14.6A/㎠의 성능을 보였다. 이 수치는 동일 에너지에서 수소 생산 효율성이 더 좋다는 것을 의미한다. 화학소재연구본부 이장용 책임연구원은 "민물이나 바닷물을 활용한 수전해 구동에 실마리가 될 것으로 기대한다"며 "후속 연구로 규모를 키우는 대용량 합성 연구와 대면적 강화막 제조 연구를 준비 중"이라고 말했다. 김성준 선임연구원은 "이 기술은 전기화학적 CO₂ 전환 장치나 연료전지에도 활용될 수 있어 다양한 분야에서 상용화가 기대된다"고 부연 설명했다.

2024.06.03 16:00박희범

배터리 전극 단순 코팅했더니…전기차 급속충전 500회해도 성능 83.4% 유지

전기차 급속 충전을 1~2년 이상하면 성능이 뚝 떨어지는 문제를 국내 연구진이 음극재에 간단한 코팅만으로 해결했다. 한국전기연구원(KERI)은 전기소재공정연구센터 최정희 박사 연구팀이 한양대 이종원 교수팀, 경희대 박민식 교수팀과 공동으로 500회 급속 충전에도 83.4% 성능을 유지하는 공정 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 현재 500㎃h급 파우치 셀까지 성능을 검증했다. 향후 용량을 늘려 대면적 중대형 전지에도 적용할 계획이다. 이종원 교수는 "전기차 보급을 확대하는 데 가장 큰 걸림돌은 주행거리 향상과 안전성 확보, 급속 충전"이라며 "특히, 급속 충전을 위해 배터리 내부에 들어가는 전극 두께를 두껍게 만들면 열화 현상이 발생해 성능이 뚝 떨어진다"고 말했다. 연구팀은 이들 걸림돌 가운데 열화 문제를 리튬이온전지 음극(-) 극판 표면에 1㎛이하의 아주 작은 '산화알루미늄(Al₂O₃)' 입자를 부분 코팅하는 방법으로 해결했다. 산화알루미늄 장점은 가격이 저렴하다. 우수한 전기 절연성, 내열성, 화학적 안정성, 기계적 특성을 보유하고 있다. 이종원 교수는 "산화알루미늄 입자가 리튬이온전지 음극과 전해질 간 계면을 효과적으로 제어하고, 리튬 이온의 빠른 이동을 유도했다"며 "급속충전 시에도 리튬의 전착(충·방전이 불가능한 비가역적 리튬)을 막고, 리튬이온전지의 안정적인 충·방전 수명을 확보했다"고 설명했다. 이 교수는 "흑연 음극 표면을 처리하기 때문에 가역적인 리튬의 양 감소 없이, 고에너지밀도의 후막 전극에 대해 급속충전을 적용해도 안정적인 성능 구현이 가능하다"고 부연설명했다. 연구팀이 흑연 음극재에 산화알루미늄을 코팅한 뒤 성능을 검증한 결과 고에너지밀도의 음극 전극(4.4 ㎃h/㎠)이 500회 급속충전에도 83.4% 이상 잔류 용량비를 유지했다. 반면 기존 배터리는 용량 유지율이 500회 급속 충전시 55.9%로 떨어진다. 이종원 교수는 "그동안 국내외 연구진들은 열화 문제 해결 방법으로 전극 내부 활물질 소재에 집중해 왔다"며 "우린 간단한 코팅만으로 이문제를 해결하고 우리나라와 미국 특허도 확보했다"고 덧붙였다. 연구는 삼성미래기술육성사업 및 산업부 산업기술혁신사업(전기차 고출력 배터리 및 충전시스템 기술 개발)의 예산을 지원받아 수행했다.

2024.05.27 09:00박희범

LIB 음극재 시장, 10년 후 2.5배…"K-배터리 탈중국 시급"

중국 업체들이 독식중인 세계 리튬이온배터리(LIB) 음극재 시장에서 포스코퓨처엠이 고군분투 중이다. 23일 시장조사업체 SNE리서치 '2024년 리튬이온전지 음극재 기술현황 및 시장전망' 보고서에 따르면 LIB 음극재 시장은 지난해 160만톤(10조원)에서 2035년 390만톤(25조원)으로 성장할 것으로 전망된다. 음극재 시장이 2028~2029년까지 인조흑연(AG)을 중심으로 성장하겠지만, 2030년 이후부터는 현재 1~2% 비중을 차지하는 실리콘(Si) 음극재 비중이 7~10%로 확대할 것으로 관측했다. 현재 음극재 시장에서 중국 업체 점유율은 지난해 92.6%에 달한다. 지난 2021년(87.5%)보다 확대됐다. 그중에서도 BTR, 샨샨, 지첸 빅3 비중이 절반에 육박한다. 출하량 기준 1~9위까지가 모두 중국 업체고 한국의 포스코퓨처엠이 10위를 기록했다. 미국 정부가 최근 인플레이션 감축법(IRA)에 따른 전기차 보조금 지급요건 충족 여부를 판단할 배터리에 사용된 흑연에 대해서는 외국우려기업(FEOC)에서 조달해도 2026년 말까지 문제 삼지 않기로 하고 앞으로 2년간 '중국산 흑연'으로 만든 배터리를 허용했다. 하지만 리튬이차전지 음극재 시장은 아직까지도 중국업체 의존도가 90% 이상으로 배터리 소재 업계 탈중국 과제가 시급한 상황이다. 한국 배터리 3사는 중국산 흑연이 허용되는 2026년 말까지 호주, 북미 등의 업체와 손잡고 중국 외에서 흑연을 안정적으로 조달하는 체계를 구축하는 데 속도를 낼 계획이다. 포스코퓨처엠도 2030년까지 37만톤 규모 음극재 흑연을 생산한다는 계획이다. SNE리서치는 "향후 중국 외 흑연 음극재 공급망 확보와 차세대 전지(SIB나트륨전지, ASB전고체 전지)용 고용량 고성능의 Si 음극재와 리튬메탈 개발, 나트륨전지용 하드카본 음극재 등에 대한 기술 확보가 시장의 중요 게임체인저 역할을 할 것"이라고 전망했다.

2024.05.23 10:31류은주

스탠다드에너지, KAIST에 '바나듐이온배터리' ESS 공급

바나듐이온배터리(VIB) 전문 기업 스탠다드에너지는 KAIST 문지캠퍼스에 개발실험용 에너지저장장치(ESS)를 공급한다고 21일 밝혔다. VIB ESS가 설치될 KAIST 문지캠퍼스 내 실험동에는 ESS를 다양한 전력기기에 연동해 전력망 관련 실험을 진행할 수 있는 장치와 설비가 구축됐다. 스탠다드에너지는 셀 단위 연구에 비해 ESS 시스템 연구가 부진했다며, 극단적인 상황까지도 테스트를 해야 하는 개발 실험의 요구사항을 충족할 수 있는 ESS를 찾기 어려웠기 때문이라고 설명했다. 셀 단위의 배터리를 연구하는 것과 달리, 수많은 셀을 연결하여 운영하는 ESS를 연구하는 것은 셀을 모니터링 하면서 균형을 유지하는 것이 매우 중요하다는 것이다. 개발 실험용 ESS는 초고속 충방전, 과충전, 완전방전, 극저온 및 극고온 충방전 등을 견뎌야 한다. 기존 배터리를 활용한 ESS의 경우 셀 간의 불균형 발생이나 일부 셀의 고장으로 작동이 중단되거나, 열폭주에 따라 화재가 발생할 우려가 크다. 스탠다드에너지가 개발한 VIB ESS는 수계 전해액을 사용해 발화 위험성이 없고, 20년 이상 장수명에 하루에도 수 십 차례 충방전이 가능한 높은 성능을 가지고 있다고 강조했다. KAIST 개발실험용 VIB ESS 설치 및 운영은 국내 ESS 시스템 연구를 활성화하는 기폭제가 될 것으로 기대했다. 스탠다드에너지는 KAIST에 ESS 외 배터리관리시스템(BMS), 전력변환시스템(PCS), ESS 제어 소프트웨어를 함께 제공할 계획이다. 회사는 이번 ESS 공급을 시작으로 기존 배터리가 충족하지 못했던 ESS 시장을 적극적으로 발굴해 VIB ESS를 적용한 사례를 만들어가겠다는 계획이다. 화재 발생 시 인명피해가 불가피한 선박용 ESS, 피격 및 화염 등 극한 상황에 노출되는 군수용 ESS, 유동 인구가 많은 도심 지역 ESS 등을 예로 들었다. 스탠다드에너지 관계자는 “VIB는 ESS에 최적화된 배터리로서 안전성과 고성능을 모두 구현하고 있다”며 “우리나라의 ESS 시스템 연구에 기여할 수 있는 사업모델을 만들 수 있어 무척 보람된 일”이라고 언급했다.

2024.05.21 15:35김윤희

리튬이온 배터리 시장, 2035년엔 5.6배 커진다

오는 2035년까지 리튬이온배터리(LIB) 총 수요량이 5.57TWh으로 늘어난다는 전망이 나왔다. 21일 이차전지 시장조사업체 SNE리서치는 '2024년 글로벌 LIB 애플리케이션별 중장기 전망' 보고서에 이같은 내용을 담았다. 보고서에 따르면 2035년 소형 IT기기와 친환경차(xEV), 에너지저장장치(ESS)향 LIB 수요는 5.57TWh로 전망됐다. 지난해 994GWh 대비 약 5.6배에 이르는 양이다. 연 평균 성장률로 환산 시 15.4% 수준이다. 애플리케이션별 수요로 봤을 때는 xEV가 4천760GWh로 85% 비중을 차지한다. 뒤이어 ESS향 LIB 수요가 618GWh로 11%를 자치할 전망이다. 소형 애플리케이션향 LIB 수요는 193GWh로 3% 비중을 차지할 것으로 예상됐다. 지난해 기준 애플리케이션별 수요량은 xEV 700GWh, ESS 185GWh, 소형 109GWh로, 비중은 각각 70%, 19%, 11%를 차지했다. 지난해부터 2035년까지 애플리케이션별 LIB 수요의 연평균 성장률 예상치는 xEV 17.3%, ESS 10.6%, 소형 4.9%다. SNE리서치 관계자는 “xEV는 플러그인하이브리드차(PHEV), 순수전기차(BEV) 기준 상용차 포함 2035년 약 7천495만대가 판매될 것으로 전망한다”며 “소형 LIB 시장은 소형 LIB 셀을 탑재하는 xEV와 ESS를 포함 시 2035년 1.3TWh의 수요가 발생할 것”이라고 말했다.

2024.05.21 10:50김윤희

소형 리튬이온 배터리 시장, 2035년 6배 커진다

오는 2035년 소형 리튬이온배터리(LIB) 수요가 1.3TWh로 확대될 전망이다. 가장 큰 비중을 차지한 수요처는 친환경자동차(xEV)로, 약 1TWh를 차지할 것으로 예상됐다. 20일 이차전지 시장조사업체 SNE리서치의 '2024년 글로벌 LIB 애플리케이션별 중장기 전망' 보고서에 따르면 2035년 소형 리튬이온이차전지(LIB)의 총 수요는 1천326.5GWh로 집계됐다. 상세 애플리케이션 별로 시장 규모를 비교하면 xEV향 LIB의 수요가 82.5%의 비중을 차지했다. xEV에는 원통형 셀을 적용한 제품들이 나오고 있다. 대표적인 경우로 테슬라의 제품들이 있고 파나소닉, LG에너지솔루션이 테슬라에 xEV향 소형 LIB를 납품 중이다. xEV 다음으로 많은 LIB 수요를 기록한 애플리케이션으로는 전동 모빌리티가 꼽혔다. 전기자전거와 2~3륜차를 포함한 전동 모빌리티 분야 LIB 수요는 2035년 약 80GWh에 달해 6%의 비중을 차지할 전망이다. 에너지저장장치(ESS)는 2035년 39GWh의 소형 LIB 수요를 요할 것으로 예상된다. 비중은 2.9%로 3위를 차지했다. ESS 역시 xEV와 같이 원통형 전지를 탑재한 제품이 출시되고 있다. 향후 소형 파우치 셀을 탑재한 모델도 등장할 예정이다. SNE리서치 관계자는 “스마트폰, 노트북 등 기존 IT 기기향 LIB 시장은 성장이 상대적으로 더딜 전망” 이라며 “2~3륜 시장 및 웨어러블 시장의 고성장과 이외에도 드론 등 새로운 애플리케이션의 등장을 통한 새로운 소형 LIB 시장 성장이 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

2024.05.20 10:55김윤희

리튬이온전지에 쓰는 희유금속, 탈중국 방법 찾다

우리나라와 캐나다 연구진이 니켈이나 코발트 등 희유금속을 사용하지 않고도 에너지 밀도를 40% 향상시킬 수 있는 고성능 차세대 리튬이온전지 제조 방법을 찾았다. 제조 비용도 저렴해 상용화되면 희유금속 탈중국이 가속화할 것으로 연구팀은 내다봤다. KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 서동화 교수 연구팀이 UNIST·캐나다 맥길대(McGill University)와 리튬이온전지 양극의 핵심 희유광물인 니켈, 코발트 없이 리튬이온전지 전극 설계에 성공했다고 1일 밝혔다. 연구팀은 리튬이온전지 양극재로 값비싼 희유금속 대신 망간 기반의 양이온-무질서 암염(Disordered rock-salt, 이하 DRX)을 사용했다. DRX 양극재는 값싸고 매장량이 풍부한 망간이나 철 등을 원료로 한다. 에너지 밀도도 1천Wh/kg로, 기존 대비 40%정도 우수하다. 그러나 문제가 있다. DRX 양극재가 차지하는 비율이 전지에서 90%를 넘어서면 충전 성능을 크게 떨어 뜨리고, 급격한 열화현상을 보인다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 '도전재'로 들어가는 탄소 블랙(CB)에 주목했다. CB는 전극을 제조할 때 전자 전도도를 향상시키기 위해 넣는 탄소계 소재다. 연구팀은 또 다중벽 탄소나노튜브와 고분자 소재인 'SBR/CMC'를 도전재와 바인더(전극과 전도성 물질 사이에서 접착제 역할하는 물질)로 쓸 경우 DRX 양극재의 비율을 96%까지 끌어올려도 전지 성능을 떨어 뜨리지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀은 " DRX 양극재 내 망간 비율은 낮추고, 낮아진 전자 전도도는 다중벽 탄소나노튜브 등으로 해결했다"며 "차세대 저가형 리튬이온전지 양극재를 제조했다"고 설명했다. KAIST 서동화 교수는 “상용화를 위해 풀어야 할 문제들이 아직 남아 있지만 대 중국 의존도가 높은 니켈, 코발트 등 희유 금속이 필요없다는 점에 주목해 달라"며 "리튬 인산철 양극 주도의 저가 이차전지 시장에서 우리 경쟁력을 강화하는 전환점이 될 것"으로 기대했다. 이 연구는 이은렬 UC버클리 박사후연구원(연구 당시 UNIST 에너지화학공학과 박사과정), 이대형 KAIST 신소재공학과 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했다. 또, KAIST 신소재공학과 박상욱 박사과정, 김호준 석사과정이 공저자로 참여했다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)' 온라인판(3월 27일)에 공개됐다. 오프라인으로는 이 학술지 6월호 표지 논문으로 출간된다.

2024.05.02 00:17박희범

가이온, 드론 교육서비스 분야 진출

인공지능(AI) 드론 전문기업 가이온이 가이온 에듀테크 사업부를 신설하고 드론 교육 서비스 분야로 사업을 확장한다고 26일 밝혔다. 가이온 에듀테크 사업부는 인공지능과 드론의 결합을 바탕으로 ▲코딩 드론과 로봇 제품 판매 및 서비스 ▲드론산업 육성 및 지원 ▲산학협력 도모 ▲국내외 드론 협회와의 협업 및 지원 등 업무를 수행하게 된다. 가이온은 최근 중국 웨일즈봇과 독점판매 계약을 통해 인공지능(AI) STEM 교육용 코딩 센서 드론과 로봇의 국내 공급을 위한 파트너십 계약을 체결한 바 있다. 코딩 센서 드론 이글, 코딩 로봇 웨일스봇 등 총 16개 라인업으로 구성된다. 다양한 센서 조합을 통해 인공지능(AI) 관련 기능 구현이 가능하다. 가이온은 홈페이지와 유튜브 채널을 개설했다. 본격적인 마케팅 활동과 다양한 콘텐츠 개발을 통해 레포츠 분야까지 사업을 확장할 계획이다. 또한 이달 초 평택대학교와 국내 대학 최초로 드론 도킹스테이션을 적용한 테스트 베드를 조성하고 미래 인재 양성을 위한 산학협력을 구축했다. 가이온 관계자는 "에듀테크 사업부는 한국드론산업진흥협회를 중심으로 다양한 교육과 사업과제 등을 발굴할 것"이라며 "드론 사업의 발전과 인재양성을 위해 국내외 대표 대학과 협력을 확대하겠다"고 말했다. 한편 가이온은 기술성 특례 방식으로 기업공개(IPO)를 준비 중이다. 최근 지정 감사를 마치고 동시에 시리즈 C(Pre-IPO) 단계 투자 라운드를 진행하고 있다.

2024.04.26 12:42신영빈

'카카오 대란 재발 없다'…전기안전公, 무정전전원장치 국가사업 수주

한국전기안전공사(대표 박지현)는 '대용량 고출력 무정전전원장치 위험성평가 및 안전기술 개발' 국가사업 주관기관으로 선정됐다고 17일 밝혔다. 전기안전공사 전기안전연구원은 지난 2022년 10월 15일 발생한 판교 데이터센터 무정전전원장치(UPS) 화재사고(카카오대란)를 계기로 안전사각지대에 방치된 리튬이온 배터리 기반 UPS 안전성 강화와 신뢰성 검증 기술 개발을 위해 올해 공고된 국가사업에 응모해 300억원(국비 200억, 민자 57억, 지방비 40억) 규모 연구개발사업을 수주했다. 이 사업은 대용량 UPS 안전성 평가 시스템을 구축하는 것으로 에너지 손실을 최소화해 세계 최초로 RE100 평가 시스템 구현하는 것을 목표로 잡았다. 전기안전공사는 안전한 전기사용 환경을 조성하고 지역 내 관련 산업 활성화를 이끌어 나갈 수 있는 연구개발에 집중 투자할 계획이다. 박지현 전기안전고사 사장은 “ESS를 포함해 연계설비 안전성을 복합적으로 평가하는 ESS 안전성 평가센터 실증설비와 연계해 세계 이차전지 안전산업을 선도하는 글로벌 메카로 성장시키겠다”고 말했다.

2024.04.17 16:48주문정

폰·노트북 배터리 수명 2배 늘리는 충전 기술 나왔다

스마트폰이나 노트북 등 전자제품에 탑재되는 리튬이온 배터리의 수명을 2배 가량 늘릴 수 있는 충전 기술이 개발됐다고 라이브사이언스, 기가진 등 외신들이 16일(현지시간) 보도했다. 이번에 개발된 기술은 일정한 전류를 흐르게 하는 '정전류'가 아닌 짧은 주기로 전류를 흐르다 말다 하는 파형의 '펄스 전류'를 사용해 리튬이온 배터리의 수명을 증가시킨다. 연구 결과는 지난 달 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스에 게재됐다. 리튬이온 배터리는 스마트폰에서 전기차까지 널리 사용되지만 시간이 지나면서 최대 충전용량이 저하되는 문제가 있었다. 노트북 제조사 레노버에 따르면, 노트북에 사용되는 대부분 배터리의 수명은 최대 5년, 약 300~500회의 충전 주기를 가진다. 독일 베를린 훔볼트 대학, 덴마크 올보 대학 연구진에 따르면, 현재 나와 있는 최첨단 리튬 이온 배터리의 경우 흑연 뿐 아니라 NMC532(니켈, 망간, 코발트로 구성)라는 화합물로 만들어진 전극을 탑재해 최대 8년의 수명을 가진다. 연구진은 정전류, 펄스 전류 방식으로 다양한 배터리를 충전하고 충전 용량을 측정했다. 연구 결과 정전류 방식보다 펄스 전류 충전 방식이 충전 주기 수를 기존 500번에서 1천 번 이상으로 늘리는 것으로 알려졌다. 정전류로 충전한 배터리는 1천 주기 충전 후 전체 용량의 37.8%밖에 사용할 수 없었지만 주파수 100Hz의 펄스 전류로 충전한 배터리는 1천 주기 충전 후에도 66.48%의 용량을 유지했고 2000Hz의 펄스 전류로 충전했을 때는 1천 주기를 넘어도 80% 이상의 성능을 유지한 채로 있었다고 연구진은 설명했다. 연구진들은 "이번 발견은 현재 리튬 이온 배터리의 충전 프로토콜을 최적화하고 미래 배터리 기술 발전을 위한 통찰력을 제공한다"고 밝혔다.

2024.04.17 14:52이정현

선광티엔에스·원자력연 원전 폐수지 첫 상용규모 공정 실증…1조 원 가치

원전 중준위 방사성 폐기물인 폐수지를 저준위로 처리할 수 있는 상용 규모 실증 공정이 세계 처음 개발됐다. 한국원자력연구원(원장 주한규)은 선진핵주기기술개발부 박환서 박사 연구팀이 중수로에서 나오는 폐수지 처리를 상용 규모로 실증하는데 성공했다고 15일 밝혔다. 월성원전과 같은 중수로(CANDU)에서는 중준위 방사성폐기물인 폐수지가 발생한다. 이 폐수지에는 방사성 핵종이 포함돼 있다. 이 핵종 제거를 위해선 이온교환수지를 사용해야 하는데, 여기엔 고농도의 방사성동위원소 탄소-14((¹⁴C)가 포함돼 있다.문제는 이 폐수지가 탄소-14때문에 경주 방사성폐기물 처분장 처리 기준에 맞지 않는다는 것이다. 경주로 보내기 위해서는 방사능 농도가 10의 5승 수준이어야 하는데, 이 폐수지는 10의 5승 후반대에서 10의 6승 초반대다. 기준 대비 배수로 따지면 1.8배 가량 높다. 방사능 발생량도 기준인 10¹⁴ 레벨을 넘어선다.폐수지를 경주로 보내기 위해서는 방사능 농도의 저준위 처리가 불가피한 것.연구팀은 지난 2018년 '마이크로파 조사를 통한 폐수지 처리 원천기술'을 개발한 바 있다. 이 기술은 마이크로파로 이온교환수지를 가열해 화학적 구조를 바꿔 탄소-14를 분리하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 바탕으로 이번에 상용규모 처리 공정(100㎏/batch)을 개발하고, 실증에 성공했다. 월성원전 폐수지 대상 탄소-14 분리, 저감 성공 연구팀은 지난 2월, 월성원전 내 보관 중인 폐수지를 대상으로 방사성동위원소 탄소-14를 99% 분리·저감했다. 이기락 박사는 "이번 실증은 세계 최초로 안전성을 확인받고 인허가를 거쳐 실제 사용한 폐수지를 상용규모로 처리에 성공한 것"이라며 의미를 부여했다. 박환서 책임연구원은 "중수로를 운영하는 캐나다, 중국, 인도 등에서도 중수로 폐수지 처리 관련 연구를 진행하고 있으나, 실험실 규모의 실증 단계"라며 "대부분 폐수지에 전기, 열 또는 산을 가하는 방식의 방사능 저감 처리는 과도한 2차 폐기물이 발생하고 처리에 시간이 오래 걸리는 단점이 있다"고 말했다. 연구팀은 폐수지 내 탄소-14를 효과적으로 회수하기 위해 마이크로파에 주목했다. 마치 전자레인지의 마이크로파가 운동에너지를 발생시켜 음식물을 데우듯, 폐수지를 2시간 정도 마이크로파로 조사하는 방법으로 화학 반응을 유도해 탄소-14가 99%정도 분리되는 것을 확인했다. 연구팀은 실증을 위해 냉장고 크기 정도의 마이크로파 조사 반응기를 원전 내부에 설치했다. 그 후 폐수지 저장탱크에 있는 폐수지를 옮겨 마이크로파 반응기에 투입했다. 조사가 진행되는 동안 폐수지의 탄소-14가 장치 내부에서 가스 형태로 발생 되고, 이를 흡착장치로 흘려보내 탄소-14를 회수했다. 이 결과 남은 폐수지는 저준위 폐기물 수준을 나타냈다. 현재 국내 중수로에 보관된 폐수지는 상당한 양의 탄소-14를 포함한다. 이를 경제적 가치로 따지면 1조 원 가량 된다. 연구팀은 "이 기술로 전량 수입에 의존하는 고가의 동위원소를 직접 회수해 국내 산업에 활용하거나 외국으로 수출할 수 있다"고 말했다. 올해 한수원 사업 참여 상용화 계획 박환서 책임연구원은 "올해 한수원 사업에 참여해 상용화할 계획"이라면서 "기술 우위를 확보한 만큼 해외진출도 모색할 것"이라고 덧붙였다. 또한, 폐수지에서 회수한 탄소-14는 농축 과정을 단 한 번 거치면 의약품 개발에 사용되는 표지 화합물의 원료물질로도 활용할 수 있다. 기능성 소재 개발과 같은 새로운 4차 산업 소재 분야에도 응용할 수 있다. 이번 공정 개발은 산업통상자원부 산하 에너지기술평가원 지원을 받았다. 주관기관은 (주)선광티엔에스(대표 노광준)이다. 참여기관은 한국원자력연구원과 울산과학기술원(김희령 교수)이다.과제기간은 2019년부터 2023년까지 5년 간이다. 예산은 60억 원이 투입됐다. 기술개발에는 박환서 박사 외에 원자력연구원 이기락 박사 연구팀이 참여했다. 이 박사 연구팀은 마이크로파 조사를 통해 발생하는 탄소-14를 외부로 배출하지 않고 내부에서만 순환시켜 고농도로 회수하는 상용규모 공정시스템을 개발했다. 주관기관인 ㈜선광티엔에스는 상용규모 공정장치를 설계·제작해 발전소에서 연구원과 공동으로 실증했다. 울산과학기술원은 처리시스템의 방사선학적 안전성을 입증했다. 선진핵주기기술개발부 류재수 부장은 “이번 중수로 폐수지 처리기술은 방사성폐기물의 문제를 해소하는 중요한 연구 결과"라며 "새롭고 혁신적인 방사성폐기물처리 공정기술과 관리기술을 지속적으로 개발해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

2024.04.15 17:58박희범

광고 휩쓰는 에스파…이온음료에 '윈터' 맥주엔 '카리나'

여자 아이돌 '에스파' 멤버들이 음료 모델로 각광을 받고 있다. 1일 코카콜라사는 이온보충음료 '토레타'의 새로운 광고모델로 에스파 멤버 윈터를 선정했다고 밝혔다. 코카콜라사는 "윈터의 이미지가 브랜드의 이미지와 부합해 모델로 발탁하게 됐다"고 설명했다. TV CF는 오는 4월 중순 공개된다. 롯데칠성음료의 맥주 '크러시'는 카리나와 두 번째 광고를 공개했다. 롯데칠성음료는 술을 강요하거나 불편한 술자리 분위기가 조성되는 기존의 낡은 문화와는 다르다는 메시지를 광고에 담았다고 설명했다. 롯데칠성음료 관계자는 “향후 유튜브, 인스타그램, TV 등을 통해 모델 카리나와 함께 젊은 세대의 마음을 사로잡는 광고 캠페인을 지속적으로 전개할 예정”이라고 말했다.

2024.04.01 12:56손희연

'태양광 ESS만으로 전기차 충전' 보령서 운영된다

스탠다드에너지는 파이온일렉트릭과 함께 태양광 패널에서 발전된 전기를 에너지저장장치(ESS)에 저장하고 이를 활용해 전기차 충전기를 전력계통 연계 없이 운영하는 프로젝트를 추진한다고 지난 21일 밝혔다. 스탠다드에너지는 파이온일렉트릭이 운영 중인 충남 보령시 소재 이수에너지주유소 인근 대지에 바나듐이온배터리(VIB) ESS를 공급 및 설치한다. 해당 부지에는 100kW 규모의 태양광 패널로 하루 평균 400kWh의 전기를 생산하고, 이를 ESS에 저장해 하루 10대 수준의 전기차 충전 서비스를 할 계획이다. 전력계통 연계 없이 태양광-전기차 충전기를 연계하기 위해서는 상당히 높은 수준의 신뢰성을 가진 ESS가 필요하다. VIB ESS는 높은 성능과 안전성을 검증해 국내에서 표준화, 제도화가 됐고 사업 다수에서 그 신뢰성을 보여줬다고 강조했다. 파이온일렉트릭은 충전소 내 태양광 패널과 ESS, 전기차 충전기 등 다양한 전력설비들이 연계되고 자체적으로 전력망을 형성 및 유지할 수 있도록 그리드포밍 제어 기술과 시스템을 적용해 안정적인 전기차 충전을 위한 기반을 마련할 계획이다. 현재 일부 주유소, LPG 충전소 등에는 전기차 충전기가 설치돼 있지만, 기존 전력계통에서 전력을 수급하는 것이어서 다수의 전기차가 동시 충전 시 충전 속도가 저하돼 소비자 불편이 크다. 스탠다드에너지는 현재 전국에 1만2천개에 달하는 주유소 상당수가 전기차 충전을 위한 인프라로 전환될 것으로 보고, 주유소에 전기차 충전 인프라 구축을 위한 VIB ESS를 공급할 계획이다. 스탠다드에너지는 서울 강남구 압구정동의 도심형 초급속 충전소에서 VIB ESS을 선보인 바 있다. 윤광희 파이온일렉트릭 대표는 “태양광과 ESS를 이용한 전기차 충전은 다양한 전력 설비의 유기적인 연계가 매우 중요하며, 향후 시장성도 높아 파이온일렉트릭도 관심이 큰 사업”이라고 밝혔다. 김부기 스탠다드에너지 대표는 “전세계적으로 주목받는 RE100 그리드 구축을 위해서는 고성능과 안전성을 동시에 갖춘 새로운 ESS가 필요하다”며 “기존 기술들이 진입하기 어려운 시장에서 먼저 VIB ESS의 고성능과 안전성을 검증했고 덕분에 VIB ESS의 판매를 시작하고 짧은 기간 내에 다수의 공급 계약을 체결했다”고 밝혔다.

2024.03.22 08:57김윤희

'AI 드론' 가이온, 베트남 연구개발 센터 열어

인공지능(AI) 드론 전문기업 가이온은 연구·개발(R&D) 강화를 목적으로 베트남 호치민에 해외 첫번째 거점으로 지사를 설립했다고 15일 밝혔다. 가이온은 국내 본사와 서울 지점에 베트남 하노이국립대학, 국립호치민 출신의 박사급 인력이 다수 포진해 있는 만큼 이번 거점 마련을 통해 시너지를 극대화 한다는 방침이다. 가이온 호치민 지사는 문제 발생 시 국내 본사와 신속히 대응하기 위해 공항 인근에 거점을 마련했다. 또 원활한 소통을 이어가 이동 거리간 물리적 제약을 최소화한다는 계획이다. 가이온 베트남 R&D센터는 금융권, 공기업 등에 적용되는 보안관제포탈 솔루션인 보안운영포털(SOP), 내부 이상징후 탐지 솔루션 (ADS) 고도화를 진행한다. 또 시장성이 높은 보안 관제 부문 신규 제품을 개발한다. 가이온은 기존 AI 기반 데이터 분석·수집 능력을 바탕으로 보안 관제 솔루션을 드론 사업부문 등 사업영역 전반에 적용하고 있다. 한편 가이온은 시리즈 C 단계 투자 라운드를 진행하고 있다. 이번 베트남 R&D 센터 개소로 기술력 강화를 통해 코스닥 시장 상장 준비에 더욱 박차를 가할 예정이다.

2024.03.15 20:22신영빈

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