배터리 안전 책임지는 '방열 소재', 기술 독립 넘어 시장 장악 넘본다

한국재료연구원은 17일 기자간담회를 열어 소재, 부품, 장비 분야 연구 성과를 알렸다. 사진은 한병동 재료연 책임 연구원이 기존 알루미나와 산화알루미늄 방열재를 비교 설명하고 있는 모습 (기자 간담회 생중계 화면 갈무리) 2021.08.17 /뉴스1

한국재료연구원은 17일 기자간담회를 열어 소재, 부품, 장비 분야 연구 성과를 알렸다. (기자 간담회 생중계 화면 갈무리) 2021.08.17 /뉴스1

한국재료연구원이 개발한 발전터빈용 대형 타이타늄 합금 블레이드 사진 (한국재료연구원 제공) 2021.08.17 /뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 국내 기술로 개발된 방열 신소재가 '소재 독립'을 넘어 시장 장악에도 나선다.

한국재료연구원(KIMS)은17일 소재·부품·장비(소부장) 연구성과를 알리는 기자 간담회를 개최했다.

이날 재료연은 Δ저렴한 산화마그네슘 방열 소재 Δ발전 터빈용 블레이드 국산화 Δ선형이온빔 표면처리 장비 등을 주요 성과로 꼽았다.

기계내 열을 외부로 처리하는 방열기술은 대부분의 전자 제품의 수명, 내구성과 밀접한 관련이 있다. 열전도도가 높은 물질이 방열 소재로 쓰인다. 재료연은 기존 상용화된 알루미나(Al2O3)와 가격은 비슷하면서 더 우수한 성능을 보이는 산화마그네슘(MgO) 소개를 개발했다.

산화마그네슘은 열전도도는 뛰어나지만, 제조단가가 높고 공기 중의 수분을 흡수하는 문제가 있었다.

재료연은 첨가제를 넣어주는 방식을 개발해 제조단가를 낮추고, 흡습 문제를 해결할 수 있는 방안을 찾았다. 연구진은 개발된 신소재에는 '재료연 산화마그네슘'(KIMS MgO)라고 이름 붙였다. 개발된 KIMS MgO 신소재는 상용 알루미나와 가격은 유사하면서도 열전도도는 약 2배 정도 높다.

연구원은 전기차 배터리를 전망있는 활용처로 보고, 전기차 배터리 패키지용 방열 세라믹 필러 소재를 비롯해 이를 다양한 응용 분야에 확대 적용해나갈 계획이다. 또한 재료연은 KIMS MgO 신소재의 상용화를 위해 연구소기업 설립을 현재 진행 중이다.

한병동 책임연구원은 "전기차의 보급 확대를 위해서는 고에너지 밀도를 가진 배터리를 개발해 주행거리를 늘려야 하는데, 전기차의 안전성 확보를 위해 화재 방지가 중요하다"며 "방열 소재는 열을 방출하는데, KIMS MgO는 열전도도와 경량화에서 유리하다"고 설명했다.

이어 그는 "단기 계획은 방열 세라믹 시장의 98% 점유하는 알루미늄 소재를 KIMS MgO로 대체하는 것"이라며 "현재 세라믹 원료 분말은 수입에 의존해, 수급 불안정이 있었다. KIMS MgO 분말의 원료 광석인 백운석은 국내에 풍부하고, 바닷물을 정제해서도 얻을 수 있다"고 덧붙였다.

이정환 원장은 "이번 연구성과는 전기차 안전성 문제 해결에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되며, 일본 산화마그네슘에 비해 성능은 월등히 뛰어나면서 가격은 저렴해 일본과의 방열 소재 경쟁에서도 한 걸음 앞서 나갈 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다.

한편, 발전 터빈용 블레이드는 재료연과 국내 기업과 협업을 통해 개선이 이뤄졌다. 이들은 상용합금 대비 인장강도가 13% 높고 충격특성이 우수한 국산 대형(1m급) 타이타늄(Ti) 합금 블레이드 제조 생산에 성공했다.

박찬희 타이타늄연구실장은 "고강도 타이타늄(Ti) 합금의 부품 대형화 기술은 향후 선박·산업용 극저온 탱크, 항공·우주 부품 등 대형 타이타늄(Ti) 부품 제조산업 전반에 걸쳐 큰 파급효과를 기대할 수 있다"라고 말했다.