"전기차 배터리 수명 늘리는 '단결정 양극재' 양산 눈앞"

[과학계 프론티어]조재필 울산과학기술원(UNIST) 교수

전기차용 양극재 핵심 연구개발로 주목

에스엠렙 창업···전고체전지 내구성 연구도

[이데일리 강민구 기자] 전기차 시대가 빠르게 발전을 거듭하면서 전지(배터리)가 주목을 받고 있다. 전기차 배터리의 핵심은 가격, 양산품질, 성능인데 주행거리를 늘려야 전기차 보급을 확대할 수 있다.

조재필 울산과학기술원 교수.(사진=울산과학기술원)

조재필 울산과학기술원 에너지화학공학과 교수는 전기차용 리튬이온전지 소재의 권위자이다. 다결정 위주의 이차전지 양극재 시장의 판도를 바꿀 단결정 양극재 제조 핵심 기술을 보유했다. 창업한 기업 에스엠랩은 대규모 투자자금 유치에 성공하며 성장성 있는 혁신 기업으로 주목을 받고 있다.

에스엠랩은 지난해 5월 시리즈 B 투자로 520억원을 받아 월 600톤 규모의 단결정 양극재 양산라인을 구축하고 있다. 누적 투자 유치 금액만 640억원에 이른다. 조 교수는 “전지 소재는 고객사에서 검증시간이 3년 이상 걸리고 일정 수준의 양산규모와 기술력 없이는 시장 진입이 거의 불가능하다”며 “기술이전도 진지하게 고민했지만, 가치를 인정하는 기업이 없어 창업에 도전하게 됐다”고 설명했다.

리튬이온전지 중 양극 극판은 높은 압력에서 눌러 만들기 때문에 사용하는 소재가 부서지지 않도록 튼튼해야 한다. 현재 사용하는 다결정 양극 소재(NCA, NCM)와 달리 단결정 양극소재는 눌러도 부서지지 않기 때문에 높은 온도에서도 안정적이고, 추가 공정이 필요하지 않아 비용을 아낄 수 있다.

전기차를 이용하는 국민이 많아지려면 앞으로 양극재나 음극재 개발을 통해 전기차 전지 용량을 크게 만들고, 불이 나지 않도록 안전성도 갖춰야 한다. 이에 리튬이온전지뿐 아니라 차세대 전지로 부상하는 전고체전지의 양산성을 확보하기 위한 연구도 수행하고 있다.

전고체전지 소재들이 내구성을 갖추려면 연구가 추가로 이뤄져야 한다. 가령 음극 소재는 흑연에 규소를 첨가해야 전지 용량을 크게 만들 수 있는데 부피가 팽창하는 문제가 발생해 이에 대한 해결책을 찾고 있다.

조 교수는 “전고체전지를 만들 수 있는 설비들을 구축해 실제 전지 내에서 발생하는 문제점들에 대한 심도 있는 연구를 진행 중”이라면서 “전지 용량을 계속 높여야 하기 때문에 단결정 기술도 보완해 전지의 내구성을 강화하며 전기차 보급을 앞당기는데 기여하겠다”고 포부를 밝혔다.