▲ ‘충남 이차전지산업 상생협력 기술교류회’ 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

정부가 대규모 투자를 통해 올해부터 전고체·리튬황 등 차세대 이차전지(배터리) 기술개발(R&D)을 본격 추진할 예정인 가운데 관련 이차전지 기업들에게 최신 기술 트렌드와 극복해야할 기술을 소개하는 자리가 마련됐다.

충남테크노파크 이차전지기술센터(센터장 김상호)는 한국기술교육대 LINK 3.0사업단과 함께 30일 천안 오엔시티호텔에서 이차전지 관련 산학연관 관계자 70여명과 함께 기술교류회를 개최했다.

이날 행사는 △차세대 배터리 산업 동향(한국산업기술평가관리원 이정두 PD) △고에너지밀도 차세대 리튬금속전지 연구개발 동향(㈜유뱃 김정환 연구소장) △이차전지 기업 소개(넥스콘테크놀러지㈜, 코로스전지㈜) △LINC3.0 기업지원 프로그램 소개(한국기술교육대학교) △충남TP 신규사업 소개 △협의체 활성화 논의 및 애로사항 청취 순서로 진행된다.

현재 글로벌 전기차 시장에서는 캐즘(일시적 수요 둔화) 현상이 나타나고 있으나 그럼에도 불구하고 타 산업대비 여전히 높은 성장률을 기록하고 있다. 특히 이차전지 팩 가격이 2028년부터 100달러대 아래로 떨어지면 내연기관 자동차와 가격이 비슷해지기 때문에 전기차 시장이 더 성장할 가능성도 높다. 현재 국내 이차전지 3사가 수주한 배터리 규모만 1,200조원으로 전년대비 15배에 달하기 때문에 증설 투자 및 기술개발이 더욱 필요한 상황이다.

▲ 한국산업기술평가관리원 이정두 PD가 차세대 배터리 산업 동향을 발표하고 있다.

이정두 PD는 전기차 시장 성장에 따라 이차전지에 들어가는 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 흑연 등 주요원자재의 안정적인 수급을 위해 정·제련하는 사업이 중요해지고 있다고 밝혔다. 또한 전기차 폐차 시기 도래로 사용후 배터리를 재사용·재활용하는 시장이 급성장할 것으로 전망된다고 강조했다.

리튬이온 이차전지의 한계를 극복하고 새로운 시장을 창출하기 위해 차세대 이차전지 기술개발도 한창이다. 정부는 2030년까지 1조원 이상 R&D 투자로 기술격차를 벌리겠다는 내용의 ‘배터리 산업 혁신 전략’(22년 11월)을 발표한바 있다. 주요 R&D 방향으로 △삼원계 기술의 성능 극대화 △LFP 등 포트폴리오 다변화 △전고체·리튬황 등 유망 기술개발 △탄소저감 공정, 사용후배터리 등 기술개발 등을 제시했다.

이의 일환으로 정부는 차세대 이차전지 기술개발을 위해 ‘친환경 이동수단용 이차전지 기술개발 사업’을 지난해 국가전략기술 프로젝트로 선정했으며 패스트트랙으로 예타가 통과됐다. 이 사업은 △전기차용 고안정성 황화물계 전고체 이차전지 △전기차용 황화물계 전고체 이차전지 △도심항공용 초경량 리튬황 이차전지 개발을 내용으로 하고 있으며 올 7월부터 2028년까지 총 1,172억원이 투입될 예정이다.

이정두 PD는 “전고체 이차전지에 들어가는 고체 전해질의 비싼 가격을 낮추는 방법과 함께 주요 기술개발 이슈 중 하나인 내부 공극 최소화의 방안 중 하나로 HIP(열간등방성형)이 주목받고 있으나 양산성을 확보하는 것이 어려워 이를 극복하는 기술이 논의돼야 한다”고 밝혔다. 또한 “리튬황 이차전지는 비싼 코발트, 니켈 대신 저렴한 황을 사용하기 때문에 가격이 저렴하고 경량화가 가능해 드론이나 항공기에 적용이 확대될 것으로 기대되고 있으나 황의 낮은 전기전도도, 낮은 수명·출력, 안전성 저하 등 기술을 해결해야 한다”고 제언했다.

리튬 금속 전지는 고용량 음극 재료인 리튬 금속(Li Metal)을 사용해 전지 무게당 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있어 항공, 방산 등 특수목적 용도로 우선 적용될 차세대 이차전지로 각광받고 있다. 해외에서는 액체전해질 기반 리튬금속전지를 개발해 100Ah급 셀을 개발했다고 발표한 바 있다. 우리나라에서는 ㈜유뱃이 고체전해질 기반 리튬금속전지와 액체전해질 기반 리튬금속전지를 개발 중이다. 회사는 500Wh/kg 이상 세계 최고 에너지밀도를 가지는 리튬금속전지를 구현했다.

리튬금속전지는 극복해야 할 기술 이슈로 높은 반응성, 리튬 덴드라이트 성장, 불안정한 계면 부반응 등이 있다. 김정환 유뱃 연구소장은 “향후 리튬금속 전극 안정화, 리튬금속 및 음극 극판 생산기술, 폐 리튬금속전지 재사용·재활용 기술 등을 확보하게 된다면 다양한 산업에 적용이 확대될 것”이라고 밝혔다.

▲ 김상호 충남테크노파크 이차전지기술센터장이 인사말을 하고 있다.

김상호 센터장은 “이차전지는 전기차 뿐만 아니라 항공, UAM 등 새로운 산업에 적용되면서 발전 가능성이 유망한 산업으로, 충청권에 국내 이차전지 생산기업 중 80%가 모여 있을 정도로 지역내 주력산업으로 자리매김 하고 있다”며 “그러나 미 IRA 등 영향으로 이차전지 증설이 해외에서 주로 이뤄지고 있는 가운데 국내 이차전지 관련 중소기업의 대응이 쉽지 않은 상황에서 기술교류회를 통해 시장과 최신 기술 트렌드를 살펴보고 함께 사업 기회를 모색하고 산업 생태계 활성화와 개선 방향 도출에 나서겠다”고 밝혔다.

한편 충남TP 이차전지기술센터는 충청남도 3대 주축 및 신산업 중 하나인 이차전지 산업육성 과제 발굴과 지원에 박차를 가하고 있다.

센터는 이차전지 기술개발 및 사업화 분야 전문가들로 구성된 ‘차세대 이차전지 소재부품 산업 육성 클러스터 산학연관 협의체’를 발족해 운영하고 있으며, 협의체 중심의 네트워크를 구축하고 기술개발 과제 발굴과 기업 및 기관 연계 등에 나서고 있다.

또한 산업통상자원부 사업인 ‘이차전지 핵심 소재·부품 양산성 검증 플랫폼 구축사업’의 일환으로 총 6종의 셀 제조 장비 및 라인을 신규 구축해 중소·중견 기업에서 개발한 신규 소재부품을 이차전지 표준 셀에서 성능을 검증, 양산 관점에서 사전 검증과 신뢰성 있는 데이터를 제공해 기업의 역량강화를 지원하고 있다.