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《나침반》 신산업 대응 차세대 이차전지 및 뿌리산업
2023-12-24

신산업 대응 차세대 이차전지 및 뿌리산업
기술개발 사업 및 에너지효율 지원
상용 이차전지가 성능 면에서 한계에 가까워지면서 경쟁국 간 기술격차가 점차 좁혀지고 있는 상황이다. 차세대 이차전지 기술은 미래의 새로운 게임체인저로 부상했다. 현재 상용화 배터리가 주로 양극재에 포함되는 광물 종류와 비율에 따라 성능이 좌우되는 것과 달리, 차세대 전지는 양극재, 음극재, 전해질(전고체 등)의 다양한 조합이 존재하고 양극재, 음극재에 포함되는 광물의 종류도 매우 다양하다. 이 때문에 기업이 필요한 기술들을 개발하고 적정한 기술 포트폴리오를 확보하는 것이 쉽지 않았다. 또한 국내 제조업의 지속적인 안정적인 성장과 기술격차를 위해 기반산업인 뿌리산업의 기술경쟁력 확보가 중요하다. 이러한 한계상황을 극복하기 위해 정부에서 지원사업을 추진한다.
정리 편집부 
사진출처 Pixabay)
자료 산업통상자원부
배터리 3사 중심으로 개별 기업 단위로 차세대 배터리 개발이 진행 중이지만 국가 주도의 대형 과제를 통한 기술개발 필요성이 제기되어 왔다. 차세대 배터리에 대한 기업들의 높은 관심으로 셀 기업뿐 아니라 소재·부품·장비 등 다양한 기업들의 참여를 계기로 스타트업 등 우수한 기술력을 보유한 기업들을 발굴하고, 소부장 기업들도 적극 육성하여 차세대 이차전지와 관련된 국내 생태계를 본격적으로 조성한다는 계획이다.

친환경 이동수단용 고성능 차세대 이차전지 기술개발 사업
산업통상자원부는 11월 29일 <친환경 이동수단용 고성능 차세대 이차전지 기술개발 사업>이 총사업비 1,172.3억 원(국비 820.6억 원) 규모로 예비타당성조사를 통과하였다고 밝혔다. 이론상 최대 에너지밀도는 350 Wh/kg 수준이며, 이미 300 Wh/kg 이상의 이차전지가 상용화 중이다. 예비타당성을 통과한 사업은 2024년에서 2028년 5년간 진행된다.

대 전해질(전고체), 양극재(리튬황), 음극재(리튬메탈)와 관련된 이차전지 기술개발에 투자된다. 먼저 전고체 이차전지는 고체 전해질을 이용해 화재 발생 가능성을 획기적으로 줄이는 ‘꿈의 배터리’라 불리고 있다. 리튬황 이차전지는 양극 소재에 황을 사용해 기존의 이차전지에 비해 가볍게 만들 수 있어 기체의 무게가 중요한 도심항공 이동수단 등에 우선 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

국내 생산가공 능력이 부족한 흑연 사용이 없다는 강점
리튬메탈 이차전지는 음극소재에 리튬메탈을 사용해 에너지밀도와 수명을 개선시키는 동시에, 국내 생산·가공 능력이 부족한 흑연을 사용하지 않는 특징도 지니고 있다. 상용 이차전지의 성능이 한계에 달함에 따라 에너지밀도, 안전성 등이 월등한 차세대 배터리가 기술 패권 경쟁에서 핵심기술로 부각했다. 상용 리튬이온 전지는 이론상 최대 에너지밀도인 350 Wh/kg에 근접, 화재 안전성이 취약하다. 또한 전 세계적 탄소배출 감축 추세에 따라 친환경 모빌리티로의 전환이 가속화되고 있어 다양한 시장에서 요구하는 성능을 만족하는 차세대 배터리의 필요성이 증가했다.

국제적으로 국가별 탄소배출 감축 목표 이행을 위한 우선 과제로 내연기관차 판매 금지, 연비 규제 등 친환경차 보급 확대 정책을 추진 중이며 선박 및 항공 분야에서도 온실가스 감축 규제가 심화되고 있다. 사업 목적은 차세대 이차전지 기술 초격차를 확보하고, 이를 통해 차세대 이차전지 관련 초기 시장을 주도했다. 사업목표는 2028년 고에너지 밀도(400 Wh/kg, 900 Wh/L) 차세대 배터리 대면적 전극 및 대용량 셀 제조를 위한 공정기술을 확보했다.[표 1]
전기차 및 도심항공용 이차전지 개발 
전기차용 900 Wh/L급 고안전성 황화물계 전고체 이차전지를 개발한다. 황화물계 고체전해질 제조공정, 고용량 적층형 단전지 제조 공정 기술 등을 포함한다. 전기차용 900 Wh/L급 고성능 리튬-메탈 이차전지를 개발했다. 리튬메탈전지용 장수명 전해질 소재, 리튬메탈 초박막 광폭 전극, 900 Wh/L급 용량 20 Ah 이상 전기차용 리튬 메탈 전지 셀 제조 등이다. 도심항공용 이차전지는 400 Wh/kg급 초경량 리튬-황 이차전지를 개발한다. 고출력 장수명 리튬-황 이차전지 양극, 전해질 및 음극 보호층 제조, 리튬-황 이차전지 셀 제조 등이다.

이차전지 분야에서 13년 만의 예타 과제
산업정책실 관계자는 “이차전지 분야에서 13년 만의 예타 과제이고, 차세대 배터리에 대한 기업들의 높은 관심으로 셀 기업뿐 아니라 소재·부품·장비등 다양한 기업들의 참여가 기대된다”며, “이번 과제를 계기로 스타트업 등 우수한 기술력을 보유한 기업들을 발굴하고, 소부장 기업들도 적극 육성하여 차세대 이차전지와 관련된 국내 생태계를 본격적으로 조성할 계획”이라고 밝혔다.

차세대 뿌리기술개발사업 예비타당성조사 통과
산업통상자원부는 11월 29일 국가연구개발사업평가 총괄위원회는 신산업 대응 차세대 공통·핵심 뿌리기술개발사업이 총사업비 1,131억 원(국비 848억 원) 규모로 예비타당성조사를 통과하였다고 밝혔다. 뿌리산업은 주조, 금형 등 뿌리기술을 통해 철강 등의 소재를 부품·장비로 가공하는 기반공정 산업이다.

제조업의 지속적인 성장 및 신흥국과의 기술격차 유지를 위해 뿌리산업의 기술경쟁력 확보가 필수적인 가운데, 선행 사업이 내년 종료될 예정임에 따라, 새로운 뿌리산업 전용 연구개발(R&D)의 필요성이 지속적으로 제기되어 왔다. <글로벌주력산업품질대응뿌리기술개발사업>은 2020년~2024년, 국비 1,065억 원이다.

<신산업 대응 차세대 공통·핵심 뿌리기술개발사업>은 2개 이상의 수요산업에 적용 가능한 15대 공통핵심 뿌리기술 분야에 대해 향후 2025년에서 2030년 6년간 집중투자하는 대형 프로젝트 사업으로서, 소재전환, 에너지·환경비용 절감 등 미래 신산업 수요에 대응할 수 있는 뿌리기술을 선제적으로 확보하는데 중점을 두고 있다. 또한, 이 사업을 통해 개발된 공통·핵심기술은 타기관에 이전(기술이전형)하거나 개발주체 간 공유(기술공유형)를 통해 기술개발의 결과가 뿌리산업 전반에 확산되도록 추진할 방침이다.

2025년~2030년간, 총 1,131억 원 국비 848억 원 지원
▲추진배경: 국내 제조업의 지속·안정적 성장 및 신흥국과의 기술격차 유지 등을 위해 기반산업인 뿌리산업의 기술경쟁력 확보가 필수이다. 사업목표는 수요산업의 요구에 대응하는 차세대 공통·핵심뿌리기술을 선제적 확보하여 뿌리산업의 부가가치의 혁신이다. 

▲규모는 1,131.1억 원이며, 국고는 848.3억 원이다. 기간은 2025년에서 2030년까지 6년이다. 산업통상자원부의 전담기관은 한국산업기술기획평가원이 주체이다.

▲추진전략은 수요를 반영한 R&D 지원으로 <미래 수요산업 대응 차세대 뿌리기술 개발>이 진행된다. 수요기업의 니즈와 뿌리기술 유망성을 고려 선제적 기술개발을 추진한다는 계획이다. 기술자산공유는 산·학·연 공동 R&D를 통한 기술자산 공유로 뿌리산업의 기술 수준을 향상한다. 사업 주요내용은 15대 공통·핵심 뿌리기술개발 R&D 과제를 지원한다. 2개 이상의 수요산업에 적용 가능한 ‘공통·핵심뿌리기술’ 개발과 ‘부가가치 혁신’을 위한 선제적 기술개발을 지원한다.

▲기술공유형: 11대 과제는 유사공정을 보유한 총괄·세부 주관기관들이 자신들의 핵심기술을 공유하여 각 기관별 생산 제품에 적용할 수 있는 공통핵심기술을 협력하여 개발한다.

▲기술이전형: 4대 과제는 총괄기관이 공통핵심기술을 선제적으로 개발하고, 이를 세부주관기관에 이전하여 제품별 최적화된 공정기술을 개발한다.

중소기업의 에너지 효율개선 위한 지원확대
산업통상자원부 에너지정책실은 반월시화공단에 위치한 ㈜오제이씨커머스에 방문하여 중소·중견기업 효율개선 지원사례를 점검하고, 산업부문 에너지 효율혁신 관련 건의사항 등을 논의하였다. 에너지 요금인상에 취약한 중소·중견 산업현장을 직접 찾아가 효율개선 노력을 확산하기 위한 새로운 정책과제를 발굴하고, 현장 애로를 밀착 지원·관리하기 위해 이루어졌다.

㈜오제이씨커머스는 압축 및 액화 가스용기를 제조하는 업체로, 산업부에서 지원 중인 에너지 효율시장 조성사업을 통해 노후 공기압축기를 고효율 공기압축기로 교체하였으며, 이를 통해 가동시간 대비 전력 사용량이 평균 38 % 감소되는 효율개선 효과가 나타난 것으로 확인되었다.

2022년에 고효율 공기압축기 3대 설치에 총 1.23억 원의 국비를 지원했다. 에너지정책실 관계자는 “에너지 저소비 고효율 구조로의 전환을 위해서는 국가 에너지 소비의 60 % 이상을 차지하는 산업 부문의 효율 개선이 무엇보다 중요”하다고 언급하면서, “특히, 에너지 비용상승에 따른 부담이 큰 중소·중견 산업현장의 근본적인 효율화 노력이 더욱 확산되어야 한다고 언급했다.[표 2]
정부는 중소·중견기업의 효율개선을 뒷받침하기 위해 매년 200개의 효율혁신 선도기업을 발굴하여 에너지 진단, 효율개선 설비투자 및 에너지 관리 시스템 보급을 패키지로 지원하는 한편, 산업현장의 에너지 절약시설 투자에 대한 융자·세제 지원도 지속적으로 확대해 나갈 계획이다.[표 3]
지원사례
㈜오제이씨커머스 기업에 2022년 에너지 효율시장 조성사업을 통해 고효율 공기압축기를 교체하여 설치했다. 총사업비는 20,630만 원에 정부지원은 12,230만 원이며 보조율 60 %이다.[표 4]

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