[메가경제=이준 기자] 국내 나트륨 이온 전지 밸류 체인 업체 한자리… 중국 주도의 나트륨 전지 대항마로 글로벌 시장 경쟁력 강화
산업통상자원부 지원하는 저가격 장수명 나트륨 이차전지 핵심 소재 및 전지 개발 과제 컨소시엄 미팅이 전북 전주에 있는 라한 호텔에서 7월 11일 – 12일 동안 개최가 되었다. 이번 과제는 정부 지원 237억에 전체 사업비용은 368억으로 나트륨 전지 개발 사업으로는 가장 많은 투자가 이루어진 사업이다. 한국은 과거 리튬 인산철 개발에 대한 부실한 대응으로 인해서 중국에 주도권과 시장을 빼긴 경험을 가지고 있다. 이에 차세대 나트륨 전지에 대해서는 동일한 실패 가능성을 적극적으로 방어하려는 정부의 의지를 볼 수 있는 정책 과제이다.
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| ▲ <저가격 장수명 나트륨 전지 개발 과제 총괄을 맡고 있는 ㈜에너지11의 하영균 기술 대표의 발표.> |
먼저 과제 총괄을 맡아서 진행하는 (주)에너지11의 하영균 기술대표의 인사말을 통해 이번 과제는 LFP 전지를 대체하기 위한 과제라고 밝혔다. 중국은 이미 나트륨 전지 소재 밸류 체인이 완성되었고 모든 LFP 공장 중심으로 나트륨 전지 개발과 생산을 이루어 지고 있다고 한다. 이미 중국은 리튬 인산철 전지의 재고가 많아 나트륨 전지 양산 속도를 조정하고 있는 중이라고 설명을 했다. 한국에서 나트륨 전지의 밸류 체인과 소재 개발이 늦어질 경우 중국에게 나트륨 전지 기술의 주도권을 빼길 수 있기에 이번 과제를 통해 극복을 해야 한다고 언급했다. 이를 위해서 성능 경쟁력과 가격 경쟁력을 동시에 갖추어야 미래 나트륨 전지 시장에 대한 우위를 확보할 수 있다고 발표를 했다. 특히 한국 기업들이 잘 만들고 있는 층상계 산화물 양극재를 중심으로 시장이 빠르게 변화하고 있어 충분히 한국 전지 기업들이 중국과의 경쟁력을 확보할 수 있다고 밝혔다.
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| ▲ <나트륨 전지 양극재를 개발하는 ㈜에코프로비엠의 이동욱이사의 발표.> |
양극재 개발을 주도하고 있는 에코프로비엠의 이동욱이사의 양극재 개발 방향을 발표하면서 2V-4.2V 구간의 충방전이 가능한 양극재로 리튬 인산철 보다 높은 수준의 170mAh/g 에너지 밀도를 가진 양극재를 개발하겠다고 하였다. 특히 기존의 중국 나트륨 전지 업체 중심으로 개발하고자 했던 프로시안 블루 타입의 양극재에 비해 향후 에너지 밀도를 200w/kg까지 개발가능한 층상계 산화물 양극재로 개발을 할 예정이라고 발표를 하였다. 특히 기존 설비 활용해 나트륨 양극재 양산이 가능하기 때문에 국내외 수요에 대응할 수 있는 수준까지 준비가 되어 있다고 밝혔다.
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| ▲ <나트륨 전지 음극재 개발에 대해 대해 팀장의 발표 > |
13년 동안 하드 카본 음극재를 이미 개발하고 있는 애경 케미칼㈜에서는 기존의 리튬 전지용 하드 카본에서 나트륨 전용 하드 카본으로 개발을 할 예정이라고 했다. 에너지 밀도도 중국 업체와는 차별화된 수준의 음극재 개발을 할 것임을 발표를 하였다. 애경케미칼의 김권중 팀장은 최종 방전 용량 목표로 320mAh/g, 초기효율 90%를 달성할 것이며 바이오 매스 기반의 하드 카본을 개발할 예정이라고 한다. 특히 공정을 최적화여 하드 카본 결정 구조를 효율적으로 조절하는 공정 설비를 구축할 예정이며, 바이오 매스 소재의 경우 해외 의존도를 낮출 수 있는 국내 바이오 매스 소재를 발굴해서 연구개발을 하고자 한다고 발표를 하였다. 향후 하드 카본의 양산 대응력이 현재로는 연간 400톤이상의 대응이 가능하여, 향후 급격히 성장할 것으로 보이는 나트륨 전지 수용에 대응을 할 수 있다고 발표를 했다.
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| ▲ <나트륨 전지 전해질에 대해 ㈜엔켐 최재용 과장의 발표 > |
나트륨 전지 전해질을 개발하는 주도하는 ㈜엔켐의 최재용 과장은 나트륨은 리튬에 비해 0.33V의 전압의 하강이 이루어지기 때문에 고전압에서 산화 안정성을 확보하는 것이 핵심 개발 포인트라고 지적을 했다. 특히 양극재가 2V에서 4.2V 충방전 구간을 가질 경우 전해질 문제가 핵심 이슈가 될 전망이다. 이를 위해 고순도의 전해질과 첨가제로 높은 용해도를 가지는 전해질을 개발을 할 것이고, 고신뢰성을 가지면서도 수명 특성을 높이는 방향으로 개발을 추진할 예정이라고 한다. 고순도 NaPF6를 개발하기 위해서 새만금에 2026년도 이루어지는 신규 공장을 통해 공정개발을 추진할 예정이라고 발표를 하였다.
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| ▲ <나트륨 진지용 분리막 개발에 더블류씨피㈜ 박평용 팀장의 발표 > |
분리막 업체인 더블류씨피㈜의 박평용 팀장은 나트륨 전지용 분리막은 세라믹 코팅 분리막 중심으로 개발을 나트륨 전지용으로 개발을 할 예정이라 한다. 나트륨이 경우는 입자 사이트가 크서 나트륨 이온의 이동성에 문제가 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 기공 사이즈와 기공률을 최적화하는 것을 개발 목표로 하고 있다. 특히 덴드라이트를 억제할 수 있는 세라믹 코팅을 통해서 해결을 하고, 특히 젖음성을 높여서 전해액과의 최적화될 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다. 특히 나트륨 전지에 적합한 바인더 개발로 코팅 성능을 높여서 분리막 불량률을 줄일 수 있도록 하여 나트륨 전지용 분리막을 상업화를 할 수 있도록 연구개발을 할 예정이라고 발표를 하였다.
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| ▲ <나트륨 전지 개발에 대해 ㈜에너지11 임주현 연구소장 발표.> |
나트륨 전지 개발을 주도하고 있는 ㈜에너지11의 임두현 연구소장은 목표로 하는 160W/Kg을 달성하는 것을 달성하기 위해서 30Ah이상의 대형 셀을 중심으로 개발할 것이라고 발표를 했다. 특히 나트륨 전지의 공인 인증을 통해 리튬 인산철의 대체할 수 있는 수준을 검증할 예정이라고 한다. 나트륨 전지가 리튬에 비해서 자가 방전률이 높은 문제를 해결하는 것도 중요한 개선 포인트라고 지적을 했다. 또한 에너지 밀도를 높이기 위한 공정기술로 활물질의 코팅 두께를 두껍게 하면서도 덴드라이트 감소와 고속 충방전 성능을 구현할 수 있는 구조를 설계하는 것이 가장 핵심 기술 개발 포인트라고 발표를 하였다.
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| ▲ <나트륨 전지 표준화에 대해 배터리 협회 조민영 팀장의 발표.> |
한국 배터리 산업 협회의 조민영 팀장은 나트륨 전지의 표준화는 업계의 이해관계에 따라 어려울 수 있지만 이번 과제를 통해 표준화 안을 만들고 나트륨 전지 국제 표준까지도 고려를 하고 있다고 한다. 산업계 학계 연구소들의 협의를 통한 공청회나 행정적인 절차를 통해서 완성할 것이라고 했다. 이미 중국은 나트륨 전지 국제 표준을 제안하였기 때문에 이번 과제를 통해 중국의 표준화 제안에 대응할 수 있는 수준까지 관계자들을 함께 과제 진행 중에 전지와 소재에 대한 단체 표준을 완성할 예정이라고 한다.
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| ▲ <저가격 장수명 나트륨 전지 개발 컨소시엄 전체 참여자 일동 사진.> |
이번 세미나에서는 전지 및 소재 기업 6개사, 국공립 연구소 5개소, 8개 대학 그리고 배터리 협회까지 참여를 하여 이번 과제를 통해 대규모로 컨소시엄을 구성을 하였다. 이번 기회를 통해 충분한 나트륨 전지 밸류 체인을 만들고 나트륨 전지 생태계를 활성화하기로 했다. 상업화 수준을 세계 최고의 수준으로 높여 중국을 추월하는 나트륨 전지 소재기업들을 될 수 있도록 연구 개발을 진행할 것을 모든 참여 기관들이 결의를 하였다.
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