SOLID-STATE BATTERY

지난 12월 7일(미국 현지시간) 애틀랜타에서 열린 '한미동맹과 E-모빌리티 혁신' 포럼에서 주제 발표자로 나선 최웅철 교수(국민대 자동차공학과)는 E 모빌리티의 미래에 대해 이렇게 강조했다. 이날 포럼에서 'EV 산업의 미래'를 주제로 한 발표에서 최 교수는 '원자재'를 개발하는 일에 주력해야 한다고 주장했다. 그는 "배터리를 생산하기 위한 대부분의 원자재가 중국을 비롯한 해외에서 조달된다"며 "이런 상황을 개선하지 않고는 미국 중심의 EV 산업 재편은 어렵다고 본다"라고 말했다. 최 교수가 국제에너지기구(IEA)의 보고서를 인용한 자료에 따르면 전기차는 전기의 힘으로 회전하면서 바퀴를 구동하는 구동모터(Traction Motor)를 사용하는데, 대부분의 전기차는 작고 강력한 IPMSM 방식을 이용한다. 그리고 이 모터는 주로 중국, 베트남, 브라질, 그리고 러시아 등에 매장량이 높고, 이들 지역에서 생산하는 희토류에 크게 의존한다. 또 배터리 원자재 중 가장 중요한 리튬은 호주, 니켈은 인도네시아, 그리고 코발트는 콩고 등에서 생산되는데, 대부분의 원료 공정과 셀 부품, 배터리 셀 등의 생산은 중국에 집중되어 있다. 특히 배터리 셀의 구성요소를 보면 음극재에 들어가는 리튬, 니켈, 코발트 비용이 51%를 차지하고, 양극재에 들어가는 흑연 비용이 12%를 차지한다. 대부분의 흑연 생산은 중국에서 이뤄진다. 최 교수는 "미국과 한국에서도 이런 원자재를 생산하기는 하지만 소량에 불과하다"라고 지적했다.

미국 조지아공대(Georgia Tech) 이승우 교수 연구팀이 '꿈의 배터리 기술'로 불리는 전고체 배터리 개발을 앞당길 수 있는 전해질을 개발했다고 12일(현지시각) 밝혔다.이승우 교수에 따르면 카이스트대 김범준 교수(생명화학공학) 연구팀과 공동 연구를 통해 새로운 개념의 '엘라스토머 고분자 전해질'을 개발하고, 이를 기반으로 세계 최고 성능의 '전고체 전지'를 구현해냈다.조지아공대 이승훈 연구원과 카이스트 한정훈 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 논문은 12일 국제학술지 '네이처(Nature)' 지를 통해 공개됐다. (논문명: Elastomeric electrolytes for high-energy solid-state lithium batteries).'전고체 리튬메탈전지(all-solid-state Li-metal battery)'는 이차전지에 사용되는 휘발성이 높은 액체 전해질을 고체로 대체한 것이다. 지속적으로 문제가 되고 있는 전기차 화재 사고나 관련 안전사고를 막을 수 있는 기술이다. 현재 상용화된 리튬이온전지(Li-ion battery)에 비해 에너지 밀도를 획기적으로 향상시켜 자동차 주행거리를 늘리고, 안전 문제를 해결할 수 있다는 측면에서 '꿈의 배터리' 기술로도 불린다.공동 연구팀이 개발한 고분자 전해질은 상온에서 리튬(Li) 이온의 전도도가 탁월하고, 기계적 신축성이 모두 확보된 엘라스토머(고무) 형태로 만들어졌다. 이를 전고체 전지에 적용, 410Wh/kg의 세계 최고성능을 보이는 전고체 리튬 메탈전지를 구현해냈다.연구팀은 "이 기술을 도입하면 현재 한번 충전으로 800km까지 주행 가능한 전기자동차를 만들 수 있을 것"이라고 기대했다. 현재는 500km까지 주행할 수 있다. 특히 기존의 액체 전해질을 적용한 리튬이온 전지의 안전성을 획기적으로 개선할 수 있을 것이라고 덧붙였다. 비용적인 측면에서도 기존의 단점을 보완했다. 대개 고체 전해질은 크게 고분자 기반, 산화물 기반, 황화물 기반의 전해질로 나뉜다. 현재 황화물 기반에서 가장 활발한 연구가 되고 있으나, 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다.그러나 고분자 기반 고체 전해질은 원료가 매우 저렴하고, 저온에서 대량생산 공정이 가능하다. 또 가볍다는 장점도 있다. 그러나 여전히 상온에서 낮은 이온전도도를 가지는 문제점이 있고, 전지를 충전하거나 방전될 경우 안정성이 떨어진다.이에 연구팀은 고무처럼 신축성이 탁월한 엘라스토머 내부에 리튬 이온 전도도가 매우 높은 플라스틱 결정 물질을 3차원적으로 연결, 엘라스토머 고분자 고체 전해질을 만드는데 성공했다. 이승우 교수는 이와 관련, "이 전해질은 기존에 사용되고 있는 대표적인 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 기반의 고분자 전해질과 비교해 100배 정도 향상된 10-3 S/cm의 이온전도도를 가진다"고 강조했다. 이뿐만 아니라 고무처럼 신축성이 탁월한 전해질을 통해 전지 충‧방전 시 안정성에 가장 큰 문제를 일으키는 리튬 덴드라이트(dendrite)의 성장을 억제해 안전성을 높인 것도 획기적인 성과다. 연구팀은 "새로운 고분자 전해질은 얇은 리튬금속 음극과 니켈 리치 양극(NCM-Ni83)으로 구성된 전고체 전지내 4.5V 이상의 고전압에서도 안정적인 구동을 보였다"라며 "410Wh/kg 이상의 세계 최고의 에너지밀도를 보였다"고 설명했다. 공동연구팀은 이번 연구가 꿈의 배터리로 불리는 '전고체 배터리' 개발을 더욱 앞당길 수 있는 계기가 될 것으로 기대했다.이승우 교수는 "이번 연구를 통해 개발한 엘라스토머 전해질은 기존의 고체전해질이 가진 문제점을 획기적으로 개선했다"며 "제조 공정이 매우 간단하기 때문에 전고체 전지에 들어가는 전해질 분야의 '게임체인저'가 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.또 김범준 카이스트대 교수는 "엘라스토머 전해질이라는 기존과는 완전히 다른 새로운 종류의 고체 전해질을 개발해 소재 원천 기술을 확보했다는 데 큰 의미가 있다"라고 덧붙였다.이승우 조지아공대 교수는 서울대 화학공학과에서 학부 과정을 마치고 MIT에서 박사학위를 취득했다. MIT에서 박사 후 연구원을 마친 뒤 지난 2013년부터 조지아 공대 기계공학과 교수로 재직 중이다. 주요 연구 분야는 에너지 저장 및 변환 기술과 수소를 발생시키는 전기 촉매 연구 등이다.한편 이번 연구에는 한국연구재단의 중견도약연구사업, 미래소재디스커버리 사업, 기초연구실지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 또 한국화학연구원 김병각 박사, 한국에너지기술연구원 정규남 박사가 공동연구에 참여했다.

우리나라에서 '돈나무 언니'로 불리는 분이 있죠. 캐시 우드 아크 인베스트먼트 대표입니다. 캐시우드의 투자는 한국 투자자에게도 큰 주목을 받고 있죠. 29일(현지시각) 경제매체 CNBC에 따르면 나스닥 지수가 급락한 지난 28일 우드 대표는 테슬라 주식 26만 9552주를 팔았습니다. 대략 2억 900만 달러(2476억 원)에 달하는 규모인데요. 이날 테슬라 매각에 대해 우드는 "시장이 기회를 제공할 때 유망한 기업들의 주식을 매입하기 위해 현금을 마련한 것"이라고 밝혔습니다. 아크 인베스트먼트의 대표적인 ETF 종목인 아크 이노베이션의 테슬라 비중은 10.1%로 여전히 가장 높습니다. 이날 급락장에서 아크 이노베이션 ETF는 4.2%나 하락했습니다. 연초 대비로는 10%의 손실을 보고 있는데요. 테슬라를 판 우드는 이날 스퀘어, 로쿠, 유아이패스, 질로우, 드래프트킹 등의 주식을 저가에 매수 했습니다.👉테슬라 주가 꼭짓점? 캐시우드의 테슬라 주식 매각이 주목받는 이유는 거품론 때문입니다. 그동안 테슬라는 기업가치보다 주가가 상당이 높다는 평가를 받아왔는데요. 그럼에도 불구하고 테슬라에 묻지마 투자를 해 온 투자자들이 많죠. 큰 이익을 거둔 투자자들도 많습니다.캐시우드는 테슬라의 주가가 3000달러가 되면 팔겠다고 언급했죠. 현재 주가가 700달러대인걸 고려하면 앞으로 4배 이상 올라야 합니다. 그만큼 테슬라의 성장 가능성에 대해 긍정적으로 해석하고 있다는 의미겠죠. 우드는 '증시 거품론'에 대해서도 혁신 기술 플랫폼의 성장 속도가 주식 시장을 앞지르고 있다고도 소신을 밝혀왔습니다. 그래서 우드의 이번 테슬라 주식 대량 매도가 주목을 받는 겁니다. '테슬라 찬양론'을 펴온 캐시우드의 행보를 계속 주목해봐야 할 것 같습니다. 전문가들은 인플레이션 상황에서는 지난 1년처럼 기술주에 공격적으로 투자하는 것은 주의하라는 조언을 내놓고 있는데요. 미국형님 데이비드 리 테일러 투자자문 그룹 최고투자책임자(CIO)는 "인플레이션 상황에서는 부채비율이 높고 펀더멘털이 약하지만 미래 비전만 제시하는 기술주가 가장 조정을 많이 받는다"고 경고했습니다.