전기硏, 전기차용 차세대 이차전지 기술 개발 주도

이상민 전지연구센터장, 생산기술硏·과기원·전자부품硏 협동 연구사업 단장 선임

2018-08-13     조강희 기자

[한국에너지신문] 전기연구원(원장 최규하)이 ‘전기자동차용 차세대 리튬금속 이차전지 핵심원천 기술 개발’의 주도기관으로 나섰다.

생산기술연구원, 과학기술원, 전자부품연구원이 협동 연구기관으로 참여한다. 총괄 연구 책임은 이상민 전기연구원 전지연구센터장이 맡는다. 올해부터 2023년까지 진행되는 이번 연구에는 개발비 약 243억원이 투자된다.

이상민

현재 상용화된 리튬이온전지는 음극재로 ‘흑연’이 사용된다. 양극재·분리막·전해질 등과 함께 리튬이온전지를 구성하는 핵심 부품으로 꼽히는 음극재는 충전 시 리튬이온을 저장해뒀다가 이를 방출함으로써 전기를 발생시키는 역할을 한다.

흑연을 대체하기 위한 ‘리튬금속’은 리튬이온전지의 에너지 용량을 끌어올릴 차세대 음극 물질이다. 음극 물질 중에서 구동 전압이 가장 낮고, 흑연 음극보다 용량이 10배 정도 우수하다.

흑연 전극은 사이클 수명이 우수하고 음극활물질이 지녀야 할 조건인 안정성과 낮은 전자 화학 반응성 등을 갖춘 재료로 손꼽히지만, 용량이 적어 충·방전 효율이 떨어진다. 더구나 전 세계 흑연은 약 70%를 중국에서 생산하고 있다.

이 때문에 일본과 미국 등 이차전지 선진국에서는 리튬금속 음극을 기반으로 하는 차세대 이차전지 개발을 위해 정부 주도로 거액의 연구비를 투자하며 기술선점을 노리고 있다. 미국에서는 2016년부터 총 5000만 달러(한화 560억원) 규모로 관련 연구를 진행하고 있으며, 일본에서도 올해 자동차 및 전지 업체가 공동으로 모여 차세대 리튬 전고체 전지를 개발하고 있다.

우리나라에서도 그동안 리튬금속을 적용하기 위한 연구 시도가 있었다. 하지만 규모가 작고 안전성과 장기 신뢰성을 확보하는 데 많은 어려움이 있었다. 이번 정부 주도 대형 연구 프로젝트를 통해 기존 리튬이온전지의 성능 한계를 뛰어넘는 고효율·고성능 차세대 이차전지를 개발할 수 있게 됐다.

이상민 센터장은 “리튬금속 원천기술개발은 파급력이 큰 만큼 기술적 난이도가 매우 큰 기술”이라며 “국내 최고 전문가들과 협심해 기술적 난제를 극복하고 성공적인 과제 수행을 이끌겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 과기부 등이 추진하는 ‘거대과학연구개발사업’의 ‘기후변화대응기술개발사업’의 일환으로 진행된다.