정부가 도심항공모빌리티(UAM)와 친환경 선박 등 모빌리티 산업의 ‘게임 체인저’ 역할을 할 차세대 이차전지 연구개발(R&D) 사업을 추진한다. 가격, 에너지밀도, 안정성 등을 획기적으로 개선한 상용화 기술을 확보해 차세대 이차전지 초기 시장을 선점한다는 목표다.
18일 업계에 따르면 산업통상자원부는 과학기술정보통신부 과기혁신본부에 ‘친환경 모빌리티용 고성능 차세대 이차전지 기술개발 사업’에 대한 ‘신속예비타당성조사’를 요청했다.
이 R&D 사업은 △전고체배터리 △리튬메탈배터리 △리튬이온배터리 △리튬황배터리를 중심축으로 400Wh/kg급 배터리팩을 개발하는 게 최종 목표다. 400Wh/kg급 배터리는 현재 상용화한 배터리 대비 에너지 밀도가 약 30% 높은 수준이다. 기간은 총 5년, 사업비는 1000억원 이상이다. 2028년까지 각 부문에서 핵심 요소기술을 확보할 계획이다.
전고체배터리 부문에서는 기존의 액체 전해질을 고체로 대체한 전기차용 고안전성 전고체 배터리팩을 개발한다. 대면적 전극 및 고체전해질막, 단전지, 황화물계 전고체 배터리팩 등 제품 개발과 연계한다. 전고체배터리는 고체 전해질로 인해 화재, 폭발 위험이 작고 에너지 밀도가 높아 장거리 주행이 가능하다.
리튬메탈배터리의 경우, 기존 흑연·실리콘 기반의 음극재를 초용량의 리튬메탈로 대체한 차량용 배터리팩을 개발한다. 리튬메탈배터리는 충전 속도고 빠르고 에너지밀도가 높은 반면 화재 위험성이 크다. 안정성 확보에 연구의 초점이 맞춰질 것으로 보인다.
리튬이온배터리 과제를 통해선 건식후막 신공정 기술을 확보한다. 건식공정은 습식 대비 공정비용이 낮고 후막을 적용하면 에너지밀도를 높일 수 있다. 이를 통해 배터리 성능을 극한으로 확장한 대용량 선박용 배터리팩을 개발할 계획이다.
리튬황배터리와 관련해선 양극재를 니켈, 코발트, 망간에서 친환경 경량 소재인 황으로 대체하는 연구가 진행된다. 가격이 싸고 배터리 무게를 최소화한 배터리팩을 개발, UAM 등 경량 비행체 적용을 타진한다.
R&D는 민간 기업 중심으로 진행한다. ‘상용화를 통한 시장 선점’ 목표에 맞춰 기획단계부터 2차전지, 관련 업계 의견을 수렴했고 현재 다수 기업이 참여 의향서를 제출했다.
사업은 예타 통과를 전제로 이르면 내년부터 시작한다. 산업부가 신청한 신속예타절차는 일정 요건을 갖춘 사업을 대상으로 예타 조사 기간을 단축하는 제도다. 7개월 가량 걸리는 조사 과정이 4~5개월로 줄어든다. 과기혁신본부의 심의·예타 기간을 감안하면 이르면 올해 11월, 최종 결과가 나온다.
산업부 관계자는 “내년 국가 R&D 예산 반영을 위한 물리적 시간이 부족하지만 예타 통과를 전제로 사업이 조속히 시행될 수 있도록 노력 중”이라면서 “우선순위 사업으로 놓고 부처간 협의를 진행할 계획”이라고 말했다.
이차전지 업계 관계자는 “현재 중국을 중심으로 차세대 이차전지 기술개발 경쟁이 치열하다”면서 “시의성이 중요한 만큼 업계가 사업화 여부에 촉각을 곤두세우고 있다”고 말했다. [표]친환경 모빌리티용 고성능 차세대 이차전지 기술개발 사업 개요
