‘한번 충전에 500㎞ 주행’ 전기차 배터리 소재 개발

에너지기술硏 장보윤 박사, 기존 용량 대비 2배 향상
내년 양산.. 테슬라에 적용

국내 연구진이 전기차 배터리 용량을 기존보다 2배가량 높일 수 있는 리튬이온전지의 음극소재인 산화규소 나노분말 개발에 성공했다.

이에 따라 전기차 주행거리를 지금보다 2배 늘릴 수 있게 돼 내년 1월부터 제품 양산화가 이뤄지면 한번 충전으로 500㎞까지 주행이 가능할 것으로 전망된다.

이 기술은 오는 5월 미국에서 발표될 예정이며, 전기차 선두주자인 테슬라에 적용, 검증을 받을 계획이다.

한국에너지기술연구원 장보윤 박사 연구진은 7일 나노기술을 기반으로 하는 리튬이온전지 음극 소재인 산화규소 나노분말 제조기술과 노하우를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

이 기술을 이용해 제조된 산화규소 나노분말에는 리튬과의 반응성이 높은 실리콘이 포함돼 있다. 이를 리튬이온전지에 적용하면 현재 주로 사용되고 있는 흑연 음극재에 비해 에너지 용량을 4배가량 높일 수 있다.

장 박사는 "리튬이온전지의 성능을 결정하는 소재는 양극과 음극으로 나뉘는데 우리는 음극소재를 새롭게 개발한 것"이라며 "국산화가 덜 된 음극소재를 통해 리튬이온전지의 용량을 2배 이상 늘릴 수 있게 됐다"고 설명했다.

리튬이온전지 중에서도 가장 많이 회자되는 전기차 배터리는 자동차 가격의 절반 이상을 차지하고 있지만 긴 충전시간과 기존 내연기관 자동차보다 떨어지는 주행거리 성능이 단점으로 지적받고 있다. 이를 극복하기 위해 배터리 제조가격을 절감하고 에너지 용량을 높일 수 있는 전극 신소재 개발이 필요한데, 국내 연구진이 해법을 내놓은 것이다.

특히 연구원이 선보인 산화규소 나노분말은 제조 시 ㎏당 2~3달러 정도의 저가 규소 원료만 사용하고 금속분야에 일반적으로 사용되는 유도용융장치를 사용해 유일하게 상용화된 일본 제품과 비교해 30~50%의 생산단가 절감효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 장 박사는 "리튬이온전지 용량이 2배가 늘어났다는 것은 한 번 충전에 200㎞를 가던 전기차가 400㎞를 갈 수 있게 됐다는 것"이라고 설명했다.

연구원은 이번에 개발된 기술과 기술이전을 받은 업체와 함께 제품 생산과 판매를 위한 연구개발을 하고 있다.

이를 바탕으로 이르면 내년 1월부터 제품을 양산화해 테슬라를 비롯, 세계 각국의 배터리 제조업체와 리튬이온전지 생산업체에 공급할 계획이다.

장 박사는 "고품질의 산화규소 나노분말이 전기자동차용 배터리에 적용되면 기존 전기자동차의 배터리 가격 저하를 위해 핵심적 역할을 할 것"이라며 "한 번 충전으로 500㎞ 이상의 주행거리를 확보해 기존 내연기관 자동차를 대체하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다"고 강조했다.

한편 세계 리튬이차전지 시장은 2013년 185억4000만달러 규모로 이후 연평균 18.49%씩 성장해 올해는 433억달러에 이를 것으로 전망된다.

[e-mail] 서영준 기자