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KBSI, 자유변형 가능 전고체 이차전지 기술 사업화 박차
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KBSI, 자유변형 가능 전고체 이차전지 기술 사업화 박차
  • 김민철 기자
  • 승인 2022.12.23 10:02
  • 댓글 0
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이차전지의 폭발 위험 액체 전해질 대체하는 고체 전해질로
지난해 자유변형 가능한 전고체 이차전지 개발
세계 전고체 이차전지 시장은 매년 34%의 성장률
기술이전받는 (주)솔리드앤이에스, 전고체 배터리 기술개발 전문기업
현재 시제품 완성 단계로 몇 가지 개선 통해 대량 생산... 빠른 상용화 기대

국내 연구 성과로 배터리의 폭발 위험을 현저히 줄일 수 있고 자유변형이 가능한 전고체 이차전지 개발 기술이 기업에 이전돼 상용화 된다.

(왼쪽부터) 국가과학기술연구회 김복철 이사장, KBSI 신형식 원장, ㈜솔리드앤이에스 이태화 대표, KBSI 김해진 박사 /사진=KBSI 제공

22일 한국기초과학지원연구원(원장 신형식, KBSI)은 자유변형이 가능한 전고체 이차전지 기술을 민간 기업에 이전해 본격적으로 사업화에 박차를 가한다고 밝혔다. 이날 유성호텔에서 개최된 기술이전 협약식에서 KBSI는 239억 원의 정액기술료를 지급 조건으로 ㈜솔리드앤이에스(대표 이태화)에 기술 이전된다고 밝혔다.

자유변형이 가능한 전고체 이차전지 개발

한 번 쓰고 버리는 1차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 가진 2차 전지(rechargeable battery, storage battery, secondary cell)는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꿔 저장해 뒀다가 필요할 때 전기를 만들어내는 장치다. 다시 말해 충전식 전지인데 충·방전을 반복하며 재사용할 수 있다. 

그러나 이차 전지의 내부에는 물 등에 녹아 이온화하여 전기를 전달하는 전해질이 있는데 액체 전해질은 분리막에 의해 음극과 양극이 나뉘는 구조로, 변형, 충격 등에 의해 분리막이 훼손되면, 전해질이 흐르고 양극 물질과 만나 기화되면서 열폭주 등의 위험이 있다.

전고체 이차전지 모식도_양극재와 음극재 사이에 고체 전해질이 위치하는 형태의 완전셀(풀셀) 구조로, 전지의 자유변형이 가능하다. /연구 이미지=KBSI 제공

하지만 전해질을 고체로 대체하게 되면 화재와 폭발의 위험을 현저히 줄일 수 있고, 안전성을 담보할 수 있는 차세대 배터리로, 많은 연구자와 기업들이 이 전고체 이차전지 개발을 위한 연구와 투자를 지속 중이다. 

KBSI 분석과학연구본부 김해진 박사 연구팀은 2021년에 이미 자유변형이 가능한 전고체 이차전지를 개발했으며, 고체 전해질을 사용해 화재와 폭발로부터 안전함은 물론, 구기거나 자르는 등 극한의 변형에도 정상적으로 작동하며, 1mm 이하의 두께로 제작돼 부피도 줄일 수 있는 장점을 지녔다. 이러한 우수성으로 2020년 출연연 10대 우수연구성과와 2021년 국가연구개발우수성과 100선에 선정된 바 있다.

전고체 이차전지 작동 실험_자유롭게 구부리고, 잘라 내고, 내부를 공기 중에 노출시켜도 정상 작동하는 전고체 이차전지 /연구 사진=KBSI 제공

국내 전고체 이차전지의 세계 시장 진입 계획

세계 전고체 이차전지 시장은 매년 34%의 성장률과 함께 2027년에 약 4억 8,250만 달러까지 확대될 것으로 전망되면서, 관련 시장 수요도 크게 늘어날 것으로 예상된다. 

KBSI가 이전하는 전고체 이차전지 기술은 안전하고 자유변형이 가능한 차세대 배터리 개발 기술로서 일반적인 전기기기는 물론, 웨어러블 기기에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 KBSI는 현재 시제품이 완성된 단계로 몇 가지 개선을 통해 대량 생산이 가능하여 빠른 상용화를 기대할 수 있다고 설명한다.

기술이전받는 (주)솔리드앤이에스는 KBSI의 연구소기업으로, KBSI가 보유한 기술을 사업화하고자 올해 설립됐다. 전고체 배터리 기술개발 전문기업으로서, 전고체 이차전지의 조기 상용화를 통한 시장 진입을 계획하고 있다.

분석과학연구본부 김해진 박사 /사진=KBSI 제공

KBSI 김해진 박사는 “이번 기술은 기존 리튬이온 전지보다 고용량화, 경량화 및 자유로운 형태 변형 등의 장점 때문에 다양한 분야에서 활용이 가능하다”며, “추가 연구개발을 통해 고안전성, 고용량의 전고체 이차전지 제품이 만들어질 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.

㈜솔리드앤이에스 이태화 대표는 “전고체 이차전지는 미래 필수 기술이 될 것으로 전망하기에, 새로운 이차전지 시장에서 우수한 기술로 선점하는 것이 매우 중요하다”며, “이번 기술이전으로 세계 전고체 이차전지 시장에서 우리나라가 주도권을 잡을 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

케미컬뉴스 김민철 기자


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