이슈현장 // AID2024 Sequel, 「e모빌리티의 배터리 혁신 컨퍼런스」 개최

편집부 기자
입력 2024.12.12 00:00

AID2024 Sequel, 「e모빌리티의 배터리 혁신 컨퍼런스」 개최

e모빌리티의 지속가능 발전을 위한 배터리 혁신

국내 최대 자동차 E/E 기술 컨퍼런스 ‘Automotive Innovation Day(AID)’의 시퀄(Sequel) 행사인 「e모빌리티의 지속가능 발전을 위한 배터리 혁신 컨퍼런스」가 11월 6일(화) 서울 코엑스에서 개최되었다. 최근 주춤해진 전기차 판매에 배터리 화재 불안감까지 겹치면서 전기차 업계에 비상이 걸린 가운데, 컨퍼런스에서는 다양한 분야의 전문가들이 발표자로 나서 전기차 캐즘(Chasm)을 극복하기 위한 배터리 첨단 소재 개발 및 배터리 안전에 관한 방안을 논의했다.

취재 편집부

참조 AID2024

「e모빌리티의 지속가능 발전을 위한 배터리 혁신 컨퍼런스」 강연자의 발표에 귀 기울여 듣는 참가자들

2건의 키노트 강연과 1건의 특별 강연

▶ 이차전지 및 첨단 소재 개발의 미래 전망

첫 번째 키노트(keynote) 강연 발표자로 나선 포스코홀딩스(POSCO Holdings) 유승재 상무는 이차전지의 현재 기술 상태와 미래 전망을 논하면서, 상업적으로 이용 가능한 리튬이온 배터리 기술의 성과와 한계를 분석했다. 특히 리튬이온 배터리가 직면한 에너지 밀도, 충전 속도, 사이클 수명, 안전성 측면의 기술적 도전 과제들을 살펴보고, 이러한 문제를 극복하기 위한 최신 연구 동향을 소개했다.

또한 이차전지 소재의 개발과 전망을 다루면서, 배터리 성능을 결정하는 데 있어 소재의 중요성을 강조했다. 양극재, 음극재, 전해질, 분리막과 같은 소재에 대한 최신 연구 동향과 발전을 분석하고, 새로운 소재의 개발이 배터리 성능 향상에 어떻게 기여하고 있는지 설명했다.

그는 “미래형 소재는 비용적·기술적인 성장뿐만 아니라 환경규제나 사회적 책임 문제에도 걸림돌이 없어야 한다”며 “지속 가능한 배터리 기술을 위한 미래형 소재 개발에 더욱 노력하겠다”는 말로 강연을 마무리했다.

포스코홀딩스(POSCO Holdings) 유승재 상무는 이차전지의 현재 기술 상태와 미래 전망에 대해 발표했다.

▶ Impervio - 리튬이온 배터리 안전의 새로운 표준

두 번째 키노트(keynote) 강연은 24M Technologies의 리처드 클레보스키(Richard Chleboski) 최고 업무책임자(COO&CFO)가 발표자로 나서 자사의 배터리 부품인 ‘Impervio’를 소개했다.

글로벌 리튬이온 배터리 수요가 급증함에 따라 EV에서 발생하는 배터리 열폭주 현상은 심각한 안전 문제로 대두되고 있다. 대부분 화재 및 폭발 사고는 ‘덴드라이트(dendrite)’로 알려진 나뭇가지 모양의 금속 섬유가 자라면서 발생한다. 배터리 제조업체들은 덴드라이트 성장을 감지하고 제어하는데 오랫동안 어려움을 겪어왔다. 24M Technologies는 이 문제를 해결하기 위해 in-situ 모니터링 및 소멸 기능을 갖춘 새로운 배터리 부품 Impervio를 개발했다.

Impervio는 덴드라이트 발생에 민감하게 반응하는 코팅된 배터리 분리막으로, 덴드라이트를 소멸시켜 덴드라이트가 분리막 전체를 관통하지 못하도록 하여 내부 단락을 방지할 수 있다. Impervio 기술은 비용 절감과 안전성 강화를 동시에 제공할 수 있는, 열적으로 안정된 저가의 부직포 소재를 배터리에 사용하여 경쟁 제품과 차별화된다.

클레보스키 대표는 “이 기술은 시장에서 경쟁 상대가 없는 독보적인 제품”이라며, “24M Technologies는 이 분야에서 선구자로 자리매김하고 있다”고 전했다.

24M Technologies 리처드 클레보스키 최고 업무책임자는 자사의 배터리 부품인‘Impervio’를 소개했다.

▶ 새로운 배터리 도입해도 사라지지 않는 위험

이어서 WSL Consulting의 윌리엄 S. 러너(Willam S. Lerner) 대표가 배터리의 안전성에 관한 특별 강연을 펼쳤다.

지난 8월 인천 청라국제도시의 아파트 지하주차장에서 EV 차량 화재 사고가 발생했다. 당시 600대 이상의 차량이 크고 작은 피해를 입었고, 해당 아파트단지에서는 약 일주일간 전력과 수돗물이 끊겼다. 주민들은 대피해야 했고, 다시 집으로 돌아왔을 때 많은 사람들이 이 사건 동안 방출된 유독 가스 때문에 눈과 피부 문제를 겪었다. 그로부터 일주일 후 영국 루턴(Luton)의 한 건물 지하주차장에서 이와 비슷한 사고가 발생했다. 러너 대표는 두 사건을 비교 및 대조함으로써 강연 주제를 풀어나갔다.

리튬이온 배터리는 최대 에너지저장 용량과 낮은 비용을 결합한 독보적인 우위 특성으로 모든 분야에서 사용되고 있지만, 우리는 현재의 위험으로부터 벗어나고 더 안전한 대안을 찾고자 한다. 러너 대표는 “리튬이온을 대체할 새로운 배터리가 등장하기까지는 수년이 걸리므로, 더 안전한 배터리로 전환하는 동안 리튬이온 배터리의 안전성에 집중해야 한다”고 말했다. 이어 그는 “모든 에너지저장매체(배터리)는 위험과 위협이 있다. 다만 그 위험은 다르게 나타나며, 복합적으로 증가할 것”이라고 경고하며 강연을 마무리했다.

WSL Consulting 윌리엄 러너 대표는 리튬이온 배터리의 안전성에 집중해야 한다고 강조했다.

다양한 주제의 기조 강연 이어져

▶ 배터리 패스포트를 활용한 예방적이고 민첩한 제조 관리

지멘스(Siemens Digital Industries Software) 김영구 전무는 ‘전사 운영효율성, 배터리 화재 예방, 배터리 패스포트’의 세 가지 과제를 달성하기 위한 디지털 변환 추진 방법론을 제시했다.

배터리 연구개발 및 제조 혁신을 위한 디지털 변환 여정은 디지털 트윈(Digital Twin)을 통해 데이터 관리 기반을 구축하고, 이를 디지털 스레드(Digital Thread)를 통해 업무 프로세스와 연결함으로써 경영개선 효과를 달성하고 기업의 DT 문화가 정착된다.

최근 EV 시장 침체에 큰 영향을 주고 있는 배터리 화재 이슈 해결을 위하여 예방적 배터리 설계/제조/운영 혁신 방안이 시급히 요구되고 있으며, 아울러 2027년 실행을 앞두고 있는 ‘배터리 패스포트(Battery Passport)’에 대한 전사차원의 대응도 필요한 상황이다.

김영구 전무는 “현재 중국의 EV화는 40%를 넘어섰다. 우리나라는 2030년경에 30%를 달성할 것으로 예상된다. 이는 중국이 우리나라보다 10년은 앞서있다는 이야기”라고 운을 뗐다. 이어 그는 “운영 효율성, 배터리 화재 예방, 배터리 패스포트에 적극 대응하여 격차를 줄여나가야 한다”고 강연을 마무리했다.

지멘스 김영구 전무는 ‘운영 효율성, 배터리 화재 예방, 배터리 패스포트’ 달성을 위한 디지털 변환 추진 방법론을 제시했다.

▶ 배터리 재활용의 수익성 요인

독일의 전략 컨설팅 기관 롤란드버거(Roland Berger)의 한국 매니징 파트너(Managing Partner)인 이수성 대표는 ‘배터리 재활용 마진 동향’에 대해 발표했다.

배터리 재활용은 순환 경제에서 중요한 단계이지만, 많은 재활용 업체에게 수익성은 여전히 도전 과제로 남아 있다. 이 대표는 배터리 재활용에서 수익성에 영향을 미치는 주요 요인을 분석하고, 다양한 비즈니스 모델을 통해 마진을 향상시키기 위한 전략을 제안했다.

이 대표는 “배터리 체인(Battery Chain)의 마지막 고리는 재활용(Recycle)이 될 것”이라며 “재활용 시장이 성숙할수록 RaaS(Recycle-as-a-Service) 모델로 가게 될 것”이라고 예측하며 시장 동향을 예민하게 살필 것을 당부했다.

‘배터리 재활용 마진 동향’에 대해 발표하는 이수성 대표

▶ 차량용 시스템 측정을 위한 고전압 센싱 솔루션

반도체 제조기업 텍사스인스트루먼트(TI) 김승목 과장은 차량용 시스템 측정을 위한 자사의 솔루션 제품군에 대해 소개했다. 먼저 ‘RES60A-Q1’ 시리즈는 12.5MΩ의 고정 입력을 지원하는 오토모티브 1400V 정합 박막 저항 디바이더이다. 복잡한 저항 어레인지를 간소화한 이 제품은 3개월 이내에 출시될 예정이다.

‘AMC038-Q1’ 시리즈는 저항식 분할기 및 차동 출력이 통합된 차량용 AC 입력 절연 증폭기다. 2개 이상의 전기 부품 간에 직접적인 전류 흐름은 분리하지만, 신호와 전력 전달은 가능한 갈바닉 절연(Galvanic Isolation)을 사용한 고전압 센싱 솔루션이다.

텍사스인스트루먼트의 고전압 센싱 솔루션에 대해 소개하고 있는 김승목 과장

▶ 전고체 배터리의 연구개발 현황 및 개발 전략

한국전기연구원(KERI) 최정희 센터장은 ‘전고체 배터리의 현재 연구개발 현황 및 개발 전략’에 대해 발표했다.

전고체 배터리(ASSB)는 에너지저장 기술의 유망한 발전을 나타내며, 기존 리튬이온 배터리에 비해 더 높은 에너지 밀도, 향상된 안전성, 개선된 사이클 수명을 제공한다. 최근 개발은 이온 전도성을 촉진하고 덴드라이트 생성을 완화하는 것을 목표로 하는 황화물, 산화물, 고분자 기반 소재와 같은 고체 전해질에 집중되고 있다.

연구에 따르면, 황화물 전해질이 높은 이온 전도성과 리튬 금속 음극과의 호환성 덕분에 잠재력이 크다고 강조하고 있다. 그러나 고체 전해질과 전극 간의 계면 최적화, 대량 생산을 위한 확장성, 전체 재료 비용 등 여러 가지 도전 과제가 남아 있다.

‘전고체 배터리의 연구개발 현황’을 발표하는 최정희 센터장

주요 자동차 제조업체와 배터리 생산업체는 더 안전하고 효율적인 에너지 솔루션의 필요성에 의해 ASSB를 적극적으로 탐색하고 있다. 기술 장벽을 극복하고 제조 프로세스를 개선하기 위한 파일럿 프로젝트와 협업이 여러 갈래로 진행 중이다. ASSB의 상업적 실현 가능성은 향후 10년 동안 지속적인 연구 및 개발 지원에 힘입어 크게 향상될 것으로 예상된다.