한국, 차세대 배터리 혁신 이끈다! 전고체전지 상용화, 꿈이 현실로

안전과 성능, 두 마리 토끼를 잡다: 전고체전지의 등장

전기차 시장의 판도를 뒤바꿀 혁신적인 기술이 한국에서 개발되었습니다. 바로 화재와 폭발 위험을 원천적으로 차단한 차세대 배터리, 전고체전지입니다. 현재 널리 사용되는 리튬이온전지는 인화성 액체 전해질 때문에 안전 문제가 끊이지 않았습니다. 하지만 전고체전지는 불이 붙지 않는 고체전해질을 사용하여 안전성을 획기적으로 높였습니다. 특히, 산화물계 전고체전지는 독성 가스 유출 우려가 없고 기계적 강도가 높아 가장 안전한 전지 기술로 평가받고 있습니다. 이로 인해 전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장은 물론, 우리 삶 전반에 걸쳐 안전하고 지속 가능한 에너지 시대를 열어갈 것으로 기대됩니다.

 

 

 

 

난제를 해결하다: 혁신적인 고체전해질막 제조 기술

전고체전지 상용화의 핵심은 고체전해질막 제조 기술에 달려 있습니다. 한국표준과학연구원(KRISS) 첨단소재측정그룹은 산화물계 전고체전지의 핵심 부품인 고체전해질막을 기존 대비 10분의 1 수준의 비용으로 대면적·고밀도로 제조할 수 있는 획기적인 소재 기술을 개발했습니다. 기존 산화물계 고체전해질은 1000℃ 이상의 초고온 소결 공정에서 리튬 원소가 휘발되어 대면적·고품질 전해질막 제조가 어렵다는 난제를 안고 있었습니다. 이를 보완하기 위해 사용된 '모분말' 방식은 막대한 소재 낭비로 생산 단가를 높이는 요인이었습니다.

 

 

 

 

비용 절감과 성능 향상: 두 마리 토끼를 잡는 기술

KRISS 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 고체전해질 분말 표면에 고기능성 리튬계 화합물을 코팅하는 기술을 개발했습니다. 이 코팅층은 소결 과정에서 리튬 휘발을 억제하고, 필요한 리튬을 공급하여 입자 간 결합력을 높여 전해질막의 치밀도를 극대화합니다. 그 결과, 고가의 모분말 없이도 98.2% 이상의 고밀도 전해질막을 구현하는 데 성공했습니다. 또한, 이온전도도는 기존 대비 2배 이상 향상되었으며, 전기전도도는 20배 이상 낮아져 전지 내부 전류 손실 위험을 크게 줄였습니다. 이러한 기술 혁신은 전고체전지 상용화 시대를 앞당기는 데 크게 기여할 것입니다.

 

 

 

 

대량 생산의 가능성을 열다: 16㎠ 대면적 고체전해질막 제조 성공

연구진은 여기서 멈추지 않고, 16㎠ 규모의 대면적 고체전해질막을 수율 99.9%로 제조하는 데 성공했습니다. 이는 전고체전지의 대량 생산 가능성을 입증하는 획기적인 성과입니다. 백승욱 KRISS 첨단소재측정그룹 책임연구원은 “20년 넘게 해결되지 못했던 가넷계 고체전해질의 공정 난제를 근본적으로 해결한 성과”라고 강조하며, “전고체전지 상용화를 앞당기는 결정적 계기가 될 것”이라고 밝혔습니다. 이 기술 개발은 차세대 배터리 시장에서 한국의 경쟁력을 더욱 강화하는 데 기여할 것입니다.

 

 

 

 

미래를 밝히는 기술, 세계를 놀라게 하다

이번 연구는 박혁준 고려대학교 교수 연구팀과의 협업으로 이루어졌으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 진행되었습니다. 김화정 박사후연구원은 이번 연구가 “차세대 배터리 핵심 소재의 국산화 가능성을 연 연구”라고 평가했습니다. 이처럼 한국 연구진의 끊임없는 노력과 혁신적인 기술 개발은 전고체전지 상용화를 현실로 만들고 있으며, 더 안전하고 효율적인 에너지 시대를 향한 발걸음을 더욱 빠르게 하고 있습니다. 이 놀라운 성과는 전 세계 배터리 시장에 큰 영향을 미칠 것이며, 한국 기술의 위상을 더욱 높이는 계기가 될 것입니다.

 

 

 

 

핵심만 콕!

KRISS 연구진이 개발한 혁신적인 고체전해질막 제조 기술은 안전하고 성능 좋은 차세대 배터리, 전고체전지 상용화를 앞당길 것입니다. 생산 비용 절감과 성능 향상, 대량 생산 가능성까지 입증하며, 전기차 시장의 판도를 바꿀 핵심 기술로 주목받고 있습니다.

 

 

 

 

자주 묻는 질문

Q.전고체전지가 기존 리튬이온전지보다 안전한 이유는 무엇인가요?

A.전고체전지는 인화성 액체 전해질 대신 불이 붙지 않는 고체전해질을 사용하기 때문에 화재 및 폭발 위험이 현저히 낮습니다.

 

Q.이번 기술 개발의 가장 큰 의의는 무엇인가요?

A.고체전해질막 제조 비용을 획기적으로 낮추고, 대량 생산의 가능성을 열어 전고체전지 상용화를 앞당기는 데 기여했다는 점입니다.

 

Q.전고체전지가 우리 삶에 어떤 영향을 미칠까요?

A.더 안전하고 효율적인 전기차 및 에너지저장장치(ESS)의 보급을 통해 지속 가능한 에너지 시대를 앞당기고, 우리 삶의 안전과 편리성을 향상시킬 것입니다.