▲ 김익준 한국전기연구원 박사. 김익준 한국전기연구원 박사

초고용량 커패시터는 고효율, 고출력 전기에너지 저장 장치로 현재 유비쿼터스용 모바일 IT 기기, 하이브리드 자동차, 태양광․풍력 발전, 전력 저장 등 다양한 산업군으로 적용이 확대되고 있다.

또한 초고용량 커패시터는 친환경적 탄소소재의 사용 및 높은 신뢰성과 안정성을 겸비하고 있어 기후 변화 협약, 그린카 및 그린홈 등 국제적인 친환경 정책 및 녹색기술을 선도적으로 성장시킬 수 있는 에너지저장 산업이다.

초고용량 커패시터의 산업발전을 모색하기 위해 국내에서는 초고용량 커패시터 분야의 소재, 부품, 셀 업체가 ‘초고용량 커패시터 연구 클러스터’를 지난 2008년에 결성했으며, 한국전지연구조합과 함께 초고용량 커패시터 산업의 최신 기술 분석, 산업 기술 개발 촉진 및 산업 활성화를 위한 활동의 일환으로 매년 ‘초고용량 커패시터 산업기술 워크샵’을 개최하고 있다.

올해 제2회 초고용량 커패시터 산업기술 워크샵이 오는 9월1일 서울 교육문화회관에서 개최된다. 이 행사는 초고용량 커패시터 연구 클러스터와 특허청 및 한국전지연구조합이 주관하고, 지식경제부, 한국전기화학회, 한국공업화학회, 한국전지학회 및 한국탄소학회가 후원한다.

워크샵에서는 11건의 국내 초고용량 커패시터 전문가의 발표와 1건의 일본 전문가가 발표할 예정으로, 초고용량 커패시터용 소재, 부품, 셀 및 적용연구에 대한 내용을 발표하게 된다. 또한 초고용량 커패시터 산업의 최근 기술 정보 교환 및 소재․셀 업체들 간의 활발한 지적, 인적 교류를 통해 향후 국내 초고용량 커패시터 산업 분야의 비젼과 지속적인 발전방향을 모색할 예정이다.

초고용량 커패시터 산업기술 워크샵은 산학연 및 국내 특허청의 발표와 일본기술 전문가의 발표로 구성되고, 내용으로서는 초고용량 커패시터 소재, 부품, 셀 및 커패시터 적용기술에 대한 발표한다.

오전 발표에서는 한국전기연구원의 김익준 박사가 ‘초고용량 커패시터 산업기술개발동향’의 제목으로 국내외 초고용량 커패시터 산업개발동향과 초고용량 커패시터의 발전방향에 대해 특성별 개발 사례를 통해 향후 개발방향에 대한 개략적 내용을 소개한다.

한국에너지기술연구원의 김종휘 박사는 ‘초고용량 커패시터 성능평가 및 적용사례’의 제목으로 초고용량 커패시터의 평가 규격, 현재의 표준화 거동 및 평가 규격에 따른 평가 적용 사례에 대해 소개한다.

썬텔(주)의 홍성화 박사는 ‘초고용량 커패시터용 전극소재 개발동향’의 제목으로 전기이중층 커패시터 (EDLC)용 활성탄 및 고용량형 탄소의 국내ㆍ외 개발동향 및 방향에 대해 발표한다.

연세대학교 김광범 교수는 ‘초고용량 커패시터용 복합소재’의 제목으로 의사커패시터용 금속산화물의 개발동향 및 금속산화물과 탄소와의 이종 재료들 간의 복합소재에 대한 개발동향에 대해 발표할 예정이다.
오후에는 특허청의 조수익 사무관이 ‘초고용량 커패시터 특허동향’에 관해 발표하고, 특허청의 김경민 사무관은 ‘초고용량 커패시터 특허분석’에 대해 발표할 예정이다.

초고용량 커패시터의 특허는 일반적으로 전기이중층 커패시터(EDLC)과 주류를 이루고 있으나 최근에는 일본을 중심으로 리튬이온 커패시터 (LIC)의 상용화가 진행하고 있어, LIC 특허동향 및 분석에 대해서도 발표할 예정이다.

한국제이씨씨(주)의 이문수 선임연구원은 ‘초고용량 커패시터용 알루미늄 집전체’의 제목으로 탄소전극의 집전체로서 활용되고 있는 알루미늄 집전체의 표면 에칭 기술 및 개발 동향에 대해 발표한다.

SK 케미칼(주)의 최재훈 선임연구원은 ‘초고용량 커패시터용 전해액’의 제목으로 전기이중층 커패시터 및 하이브리드 커패시터용 전해액 개발동향 및 전기화학적 특성에 대해 발표한다.

일본 전문가로서 초대한 니시노氏는 한국의 초고용량 커패시터 업체들에게 자문역할을 담당하고 있고, 이번 워크샵에서는 ‘초고용량 커패시터의 신동향 및 전망’의 제목으로 일본의 최근 기술 및 동향에 관해 발표한다.

특히, 최근의 스마트그리드 산업의 중점기술인 비접촉 충전 방식의 전기이중층 커패시터의 개발동향에 대해서도 발표할 예정이다.

비나텍(주)의 이동렬 이사는 ‘Radial Type 초고용량 커패시터 응용기술’의 제목으로 중용량품의 원통형 전기이중층 커패시터 또는 하이브리드 커패시터의 제조기술 및 산업 응용기술에 관해 발표한다.

두산중공업(주)의 권성범 과장은 ‘연료절감형 RTGC에서의 초고용량 커패시터’의 제목으로 항만의 크레인에서 크레인 상하 이동시의 제동에너지를 초고용량 커패시터로 회수해 에너지 절감하는 사례를 소개한다.

마지막으로 현대자동차의 안균영 차장은 ‘친환경자동차용 초고용량 커패시터’의 제목으로 하이브리드 전기자동차 (HEV)에서의 초고용량 커패시터의 적용사례에 대해 발표할 예정이다.

▲ 초고용량 커패시터 세계 산업 현황

초고용량 커패시터는 많은 에너지를 모아두었다가 수십 초 또는 수 분 동안에 높은 에너지를 발산하는 동력원으로 기존의 이차전지(리튬이차전지, 납축전지, Ni-MH전지)가 수용하지 못하는 성능 특성 영역을 채울 수 있는 유용한 부품이다.

초고용량 커패시터는 전해질 이온들의 활성탄 표면에서의 물리적 흡ㆍ탈착 현상을 이용하므로 고출력이면서 반영구적인 충ㆍ방전 싸이클 특성을 나타낸다.

적용분야로서는 휴대기기의 주전원 off 또는 전원교체시 기기의 메모리 백업용 전원, 하이브리드 전기자동차(HEV)에서 엔진 구동용 스타터 모터 전원 또는 가속, 등판 등에서의 파워보조용 전원으로 활용되고 있다.

향후 스마트 그리드 분야에서는 태양열, 풍력에너지 저장용 전원으로 활용이 기대되고 있다.

초고용량 커패시터 산업은 과거의 메모리 백업과 같은 제한적인 용도에서 탈피해서 현재는 유비쿼터스용 모바일 IT 기기, 하이브리드 자동차, 태양광․풍력 발전, 전력 저장 등 다양한 산업군으로 적용이 확대되고 있어 세계시장은 지난 2002년의 3,000억원 규모에서 10년뒤인 2011년에는 5조원에 육박할 것으로 전망된다.

▲ 초고용량 커패시터 국내 산업 현황 및 전망

일본의 마쓰시다, 에르나, NEC Tokin, 카네보 등 4대 메이커가 전 세계시장의 90% 이상의 독점적 지배현상을 보이고 있으나, 국내 업체들의 활발한 품질개선 및 양산화에 따른 가격경쟁력을 구비하고 있어 향후 국내 생산제품들의 세계시장 점유율은 꾸준히 증가할 것으로 전망된다.

현재 국내 초고용량 커패시터 산업체는 12개의 셀 제조업체와 4개의 소재, 부품업체로 구성되어 있으며, 2009년도에는 매출액이 650억원으로 5%의 세계시장 점유율을 나타낼 것으로 예상된다.

또한 국내 초고용량 커패시터 산업체는 40~80%의 높은 매출 증가율을 나타내고 있어 향후 2015년에는 1조원 이상의 산업으로 성장할 것으로 전망된다.