저가격·장수명 '차세대 나트륨 전지' 개발 컨소시엄 개최…"LFP 배터리 대체"

[서울경제TV=김효진기자] 산업통상자원부가 지원하는 저가격·장수명 나트륨 이차전지 핵심 소재 및 전지 개발 과제 컨소시엄 미팅이 지난 11일에서 12일 전북 전주에 있는 라한 호텔에서 개최됐다. 이번 과제는 정부 지원 237억 원, 전체 사업비용 368억 원으로 나트륨 전지 개발 사업 중에선 가장 많은 투자가 진행됐다. 한국은 과거 리튬 인산철 개발에 대한 부실한 대응으로 중국에 주도권과 시장을 뺏긴 뼈아픈 경험을 가지고 있다. 이에 해당 정책 과제는 차세대 나트륨 전지에 대해서는 동일한 실패 가능성을 적극적으로 방어하려는 정부의 의지를 엿볼 수 있다.

 

하영균 ㈜에너지11 기술 대표가 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

먼저 과제 총괄을 맡은 하영균 (주)에너지11의 기술대표는 인사말에서 “이번 과제는 LFP 전지를 대체하기 위한 과제”라고 대주제를 밝혔다. 그는 “중국은 이미 나트륨 전지 소재 밸류 체인이 완성됐고 모든 LFP 공장 중심으로 나트륨 전지 개발과 생산 되고 있다”며 “이미 리튬 인산철 전지 재고가 많아 나트륨 전지 양산 속도를 조정하고 있는 중”이라고 설명했다. 하 대표는 “한국에서 나트륨 전지의 밸류 체인과 소재 개발이 늦어지면 중국에게 나트륨 전지 기술의 주도권을 빼길 수 있기에 이번 과제를 통해 극복 해야 한다”고 강조했다. 이를 위해 성능 경쟁력과 가격 경쟁력을 동시에 갖춰야 미래 나트륨 전지 시장에 대한 우위를 확보할 수 있으며, 특히 한국 기업들이 잘 만들고 있는 층상계 산화물 양극재를 중심으로 시장이 빠르게 변화하고 있다는 점은 한국 전지 기업들이 충분히 중국과의 싸움에서 경쟁력을 확보할 수 있는 요인이라고 덧붙였다.
 

이동욱 ㈜에코프로비엠 이사가 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

양극재 개발을 주도하고 있는 이동욱 에코프로비엠 이사는 양극재 개발 방향을 발표하면서 “2V-4.2V 구간의 충·방전이 가능한 양극재로 리튬 인산철 보다 높은 수준의 170mAh/g 에너지 밀도를 가진 양극재를 개발하겠다”고 말했다. 특히 기존 중국 나트륨 전지 업체 중심으로 개발하고자 했던 프로시안 블루 타입의 양극재에 비해 향후 에너지 밀도를 200w/kg까지 개발가능한 층상계 산화물 양극재로 개발할 예정이라고 말했다. 이 이사는 기존 설비룰 활용해 나트륨 양극재 양산이 가능하기 때문에 국내외 수요에 대응할 수 있는 수준까지 준비가 되어 있다고 밝혔다.

김권중 애경케미칼 팀장이 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

13년 동안 하드 카본 음극재를 이미 개발하고 있는 애경 케미칼㈜에서는 기존의 리튬 전지용 하드 카본에서 나트륨 전용 하드 카본으로 개발을 할 예정이다. 중국 업체와는 차별화된 에너지 밀도를 갖춘 음극재를 개발할 것이라고 선언했다. 김권중 애경케미칼 팀장은 “최종 방전 용량 목표 320mAh/g, 초기효율 90%를 달성할 것이며 바이오 매스 기반의 하드 카본을 개발할 예정”이라고 말했다. 특히 공정을 최적화해 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 덧붙였다. 현재로는 연간 400톤 이상 하드카본 양산이 가능해, 향후 급격히 성장할 것으로 보이는 나트륨 전지 수용에 대응할 수 있다고 발표를 했다.
 

최재용 ㈜엔켐 과장이 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

나트륨 전지 전해질을 개발하는 주도하는 최재용 ㈜엔켐 과장은 “나트륨은 리튬에 비해 전압이 0.33V의 하강해 고전압에서 산화 안정성을 확보하는 것이 핵심 개발 포인트”라고 집었다. 특히 양극재가 2V에서 4.2V 충방전 구간을 가질 경우 전해질 문제가 핵심 이슈가 될 전망이다. 최 과장은 이를 위해 “고순도의 전해질과 첨가제로 높은 용해도를 가지는 전해질을 개발을 할 것이고, 고신뢰성을 가지면서도 수명 특성을 높이는 방향으로 개발을 추진할 예정”이라고 말했다. 이어 최 과장은 고순도 NaPF6를 개발하기 위해서 새만금에 2026년도에 건설되는 신규 공장을 통해 공정개발을 추진할 예정이라고 덧붙였다.

 

박평용 더블류씨피㈜ 팀장이 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

분리막 업체인 더블류씨피㈜의 박평용 팀장은 “나트륨 전지용 분리막은 세라믹 코팅 분리막을 중심으로 나트륨 전지용으로 개발할 예정”이라고 밝혔다. 나트륨의 경우는 입자 사이즈가 커서 나트륨 이온의 이동성에 문제가 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 기공 사이즈와 기공률을 최적화하는 것을 개발 목표로 하고 있으며, 특히 덴드라이트를 억제할 수 있는 세라믹 코팅을 활용하소, 젖음성을 높여서 전해액과 최적화될 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다고 전했다. 특히 나트륨 전지에 적합한 바인더 개발로 코팅 성능을 높여 분리막 불량률을 줄일 수 있도록 하고, 나트륨 전지용 분리막을 상업화 할 수 있도록 연구개발할 예정이라고 덧붙였다.

임두현 ㈜에너지11 연구소장이 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

 

나트륨 전지 개발을 주도하는 임두현 ㈜에너지11 연구소장은 “160W/Kg을 달성하기 위해서 30Ah이상의 대형 셀을 중심으로 개발할 것”이라고 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 발표했다.

조민영 한국 배터리 산업 협회 팀장이 발표하고 있다. [사진=산업통상자원부]

 

조민영 한국 배터리 산업 협회 팀장은 나트륨 전지의 표준화에 대해 발표했다. 조 팀장은 “나트륨 전지 표준화는 업계의 이해관계에 따라 어려울 수 있지만 이번 과제를 통해 표준화 안을 만들고 나트륨 전지 국제 표준까지도 고려하고 있다”고 말했다. 이어 산업계 학계 연구소들의 협의를 통한 공청회나 행정적인 절차를 통해서 완성할 것이라고 덧붙였다. 조 팀장은 “이미 중국은 나트륨 전지 국제 표준을 제안했기 때문에 이번 과제를 통해 중국의 표준화 제안에 대응할 수 있는 수준까지 관계자들을 함께 과제 진행 중에 전지와 소재에 대한 단체 표준을 완성할 예정”이라고 말했다.

저가격 장수명 나트륨 전지 개발 컨소시엄 전체 참여자 사진. [사진=산업통상자원부]

이번 세미나에서는 전지 및 소재 기업 6개사, 국공립 연구소 5개소, 8개 대학 그리고 배터리 협회까지 참여해 이번 과제를 통해 대규모로 컨소시엄을 구성했다. 이번 기회를 통해 충분한 나트륨 전지 밸류 체인을 만들고 나트륨 전지 생태계를 활성화하기로 했다. 회의에 참여한 모든 기관들은 상업화 수준을 세계 최고의 수준으로 높여 중국을 추월하는 나트륨 전지 소재기업들이 될 수 있도록 연구 개발을 진행하자고 결의했다. /hyojeans@sedaily.com