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에너지연-캐나다 "수소·배터리 공동 연구"

한국에너지기술연구원(KIER, 원장 이창근)이 캐나다 국립연구위원회 청정에너지혁신센터(NRC CEI)와 공동연구 협약(LOI)을 체결했다. KIER은 캐나다 몬트리올에서 29~30일(현지시간) 이틀간 열린 '제4차 한-캐 배터리 R&D 워크숍'에 앞서 이 같은 협약을 체결했다고 밝혔다. 양자간 협약은 이 행사에 앞서 진행됐다. NRC CEI는 캐나다 에너지와 산업 전환을 담당하는 연구기관이다. KIER은 향후 CEI와 수소, 배터리 분야 국제공동연구, 인력 교류 등을 적극 추진한다. 연구 협력 확대도 계획 중이다. 캐나다는 배터리 생산에 필요한 리튬과 코발트, 니켈 등의 매장량이 세계 6위 수준이다. 또 희토류는 9위다. KIER는 지난 2022년 캐나다국립연구위원회(NRC), 캐나다 천연자원부(NRCan)와 주최한 워크숍을 시작으로 올해까지 4회째 배터리 기술 특화 워크숍을 개최해왔다. 2023년부터는 양국의 대표 기관과 기업, 대학까지 참가 범위를 확대해 운영 중이다. 에너지연이 주관한 이번 워크숍에는 국가과학기술연구회, NRC 등 양국의 대표 기관과 포스코퓨처엠, 맥길대학교 등 총 18개의 산·학·연이 참가해 리튬이온 배터리 음극재, 전고체 전지, 재활용 기술, 핵심 광물 공급망 등 배터리 분야의 핵심 현안을 중점 논의했다. 워크숍에 앞서 에너지연은 NRC, NRCan와의 미팅을 통해 한-캐 배터리 기술 공동연구센터 설립 가능성을 점검하고, 정부가 주도하는 공동연구펀드 조성 등을 논의했다. 또 협력 기관 확대에 대한 의견을 교류함으로써 양국 간 R&D 파트너쉽 확대 기반을 마련했다. 국가과학기술연구회 김영식 이사장은 이 워크숍 개회사를 통해 “기술 패권 경쟁이 심화하고 있는 가운데 배터리 광물에 대한 공급망 다변화와 국제협력은 필수적”이라며, “자원과 기술 면에서 상호 보완적인 한국과 캐나다가 단순 교류에서 나아가 전략적 파트너십을 이룰 수 있도록 NST는 제도적, 재정적 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다. KIER 한성옥 부원장은 “에너지연은 지난 4년간 워크숍을 통해 배터리 분야 공동연구 이외에도 양국 간의 정책 의제를 수립하는데 크게 기여해왔다”며, “앞으로도 에너지연은 캐나다와의 공고한 협력 관계를 바탕으로 공동 연구, 플랫폼 공유 등을 적극 추진하고 배터리 기술 분야의 혁신 성과를 창출할 수 있도록 최선을 다할 것“이라고 밝혔다. 한편 KIER은 30일 한국기계연구원(KIMM)과 공동 주관으로 '수소에너지 기술 세션'을 주최하고 캐나다 주요 기관과 수소 생산·저장·활용 기술의 연구 성과를 공유하는 등 수소 전주기 실증과 평가 기술 개발을 위한 협력 방안을 논의했다.

2025.07.30 11:01박희범

[인사]한국에너지기술연구원(KIER)

◇승진 ▲행정부장 신지현

2025.04.14 09:41박희범

KIER, 이차전지 단점 해결…"전기차 배터리 혹한에도 끄떡없어요"

지난 겨울 한파가 몰아 쳤을 때 전기차가 가장 애를 먹었다. 배터리 저장 성능이 뚝 떨어져 시동 걸기도 어려웠다. 한국에너지기술연구원(KIER)은 영하 20도 혹한에서도 잘 작동하는 이차전지용 금속-유기 하이브리드 전극 소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 상온에서만 안정적으로 작동하는 기존 이차전지의 단점을 해결했다. 향후 전기차, 드론, 초소형 전자기기 등 다양한 분야에서 활용 가능할 전망이다. 현재 리튬 이차전지 음극 소재로 흑연을 가장 많이 쓴다. 구조도 안정적이고, 가격도 저렴하다. 그러나 흑연 음극으로 구성된 이차전지는 기온이 영하로 떨어지면 저장 용량이 급격히 줄어든다. 또 충전 과정에서 음극 표면에 덴드라이트(나뭇가지처럼 길쭉하게 쌓이는 일부 리튬)를 형성하고, 분리막을 뚫어 열폭주와 폭발 우려가 생긴다. 에너지연 유정준·김현욱·임강훈 박사 연구팀은 이에 티안트렌 기반의 유기 리간드와 니켈 금속이온을 조합하는 방법으로 전도성 금속-유기 구조체 'SKIER-5'를 개발했다. 유정준 박사는 "'SKIER-5'를 적용한 이차전지 음극재는 영하에서 흑연보다 5배 높은 방전 용량을 나타냈다"고 설명했다. 'SKIER-5'를 적용한 음극의 방전 용량은 상온에서 흑연 전극(375㎃h/g) 대비 (440 ㎃h/g)보다 높았다. 1천600번의 충·방전 후 배터리 저장양은 되레 1.5배 가량 증가(600 ㎃h/g)했다. 일반적으로 충·방전을 반복할수록 방전 용량이 줄어드는 것과 비교하면 매우 이례적인 결과다. 연구진은 포항가속기연구소의 X-선 구조 분석을 통해 이온의 산화 환원 반응이 용량 증가를 일으킨다는 것을 확인했다. 탄소로 구성된 흑연과 달리 니켈 이온과 헤테로 원소(질소, 인 등)를 포함한 유기 구조체는 리튬 이온과 상호작용해 전자가 이동하는 산화 환원 반응이 일어난다. 이 과정을 거치며 더 많은 전자를 품게 됨에 따라 방전 용량이 증가하는 원리다. 김현욱 박사는 "'SKIER-5'는 영하 20도의 환경에서도 흑연에 비해 5배 높은 방전 용량(150 ㎃h/g)을 나타냈다"며 "흑연보다 화학 반응을 일으키는 데 필요한 에너지의 최소치가 낮아 전반적인 반응이 위축되는 저온 환경에서도 안정적인 성능을 나타낼 수 있게 됐다"고 말했다. 임강훈 박사는 “혹한기 상황에서도 안정적인 군사 임무 수행이 가능해 온도 변화가 급격한 환경에서 자동차, ESS, 정보통신기기 등에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 연구팀은 현재 극저온 환경에서 안정적으로 구동될 수 있는 민군 겸용 배터리 개발 연구를 기획 및 연구 중이다. 이 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업과 한국에너지기술연구원 기본사업, 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원을 받았다. 성과는 재료과학 분야 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 에이'(Journal of Materials Chemistry A, IF 10.7)의 표지 논문으로 선정됐다.

2024.08.13 15:04박희범

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