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자동차 기어·감속기 전문 기업 디아이씨가 대한민국 과학기술정보통신부 소속 과학기술특성화대학 울산과학기술원(UNIST)와 나트륨 2차전지 사업을 위해 손을 맞잡은 것으로 확인됐다.
◆디아이씨, 울산과기원과 나트륨 배터리 국책과제 공동 수행28일 디아이씨 관계자는 “울산과학기술원과 나트륨배터리 원재료 개발을 국책과제로 하고 있다”며 “디아이씨가 주관”라고 밝혔다.
디아이씨는 그동안 다양한 신사업을 추진, 공개해 왔다. ▲굴 껍데기 폐기물을 활용해 폐플라스틱 분해 재생 원료 생산 ▲로봇용 감속기, 제어기, 모터 등이 상업화 과정에 이른 대표적인 품목이다.
나트륨 이온 배터리 소재 사업 진출의 단초는 2024년 4월 감지됐다. 디아이씨는 2024년 4월 24일 전자공시를 통해 자회사 ‘디아이씨 신소재’(지분 40%)를 신설, ‘나트륨기반 배터리 소재 개발 및 에너지저장장치(ESS)용 소재 제조’를 추진한다고 공개했다. 일각에선 나트륨배터리 기술을 ESS용 배터리에 적용할 가능성을 제기하기도 했다. ESS 배터리 화재 이슈가 핵심이었던 만큼 접근성은 높이 평가됐다.
소듐이온 배터리로도 불리는 나트륨이온 배터리는 지구상에 풍부한 나트륨을 원재료로 사용해 가격이 저렴하고 전기화학적 안정성이 높은 것으로 알려졌다. 화재 위험이 적은 셈이다. 또, 저온에서도 성능 저하가 심하지 않은 것이 장점이다.
다만, 낮은 에너지밀도로 무게 대비 주행거리가 짧다. 또, 긴 충전 시간, 짧은 배터리 수명 등이 단점으로 꼽혀왔다. 그동안 상용화가 어려움을 겪은 이유다.
디아이씨는 최근 나트륨이온 배터리 사업 관련 진척 상황을 간접적으로 공개했다. 디아이씨와 UNIST는 지난 2월 5일 울산에서 울산과학기술원(UNIST) 과 산학협력협약(MOU)을 체결하고 ‘DIC-UNIST 산학연구센터(가칭)’ 설립에 합의했다. 센터는 ▲공동연구 확대 ▲연구시설·인력 교류 ▲기업 맞춤형 전문인재 양성을 3대 축으로 운영된다.
디아이씨는 이번 협약을 통해 ESS(에너지 저장 시스템), 플라스틱 해중합 분해 기술, 복합소재 개발 등 주요 신사업 분야의 연구를 강화할 예정이다.
디아이씨가 나트륨이온배터리를 택한 배경은 안전성·저가 원재료에 있다. 나트륨은 리튬 대비 가격이 수십 분의 1 수준이며, 알루미늄 집전체(알루미늄 박, 음극 기판)를 사용할 수 있어 원가 부담이 크게 낮다. 리튬이온의 배터리에 쓰이는 동박은 상대적으로 비싸다.
아울러 최근 CATL이 나트륨 배터리 상용화 가능성을 제기하고 있어, 디아이씨의 개발 현황도 재조명 받을 전망이다.
배터리 업계 관계자는 “CATL이 5분 충전에 520 km를 주행하는 2세대 SIB 셀을 공개하며 기술 장벽을 빠르게 낮추고 있다”면서 “디아이씨가 소재부터 ESS까지 일괄 개발을 진행하는 것도 선언한 것은 국내 최초 사례”라고 평가했다.
◆디아이씨와 협업하는 울산과학기술원의 배터리 기술력은 어디까지 왔나울산과학기술원은 리튬이온, 나트륨 배터리 기술을 꾸준히 축적해 왔다. 울산과학기술원은 지난 2017년 한국전력공사(KEPCO)와 한국동서전력(EWP)과 함께 배터리 개발을 위한 새로운 컨소시엄을 구성했다. 컨소시엄은 해수 배터리 양산을 위한 시험시설을 구축하고, 셀을 연결하는 해수 배터리 팩을 개발해 충전 시간을 개선을 골자로 설립했다.
지난 2020년 정경민 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 탄소 기반 나노구조 음극 소재를 개발, 나트륨 이온 배터리의 저장 용량과 충·방전 안정성을 개선했다. 관련 기술은 저렴한 소재로 나트륨 배터리의 상용화 가능성을 높여 리튬 배터리의 대안으로 주목받았다.
송현곤 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 2021년 전해질 첨가제를 개발해 저온 성능과 배터리 수명을 향상시키는 기술을 선보이기도 했다. 당시 기술 개발은 UNIST, 한국화학연구원 협업으로 이뤄졌다. 이는 전기차 및 에너지 저장 시스템(ESS)에 적합한 나트륨 배터리 기술로 실용성을 강화한 것으로 평가된다.
곽원진 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 2023년 고용량 산화물 양극 소재를 개발, 에너지 밀도와 수명을 동시에 높였다. UNIST, 한국에너지기술연구원 등이 참여 기관으로 나섰고 친환경 원료로 비용 절감, 대규모 ESS 및 전기차 시장 경쟁력 제고 등을 위한 기술평가를 받았다.
이현욱, 정성균 UNIST 에너지화학공학과 교수와 와 서동화 카이스트 교수는 2023년 프러시안 블루 유사체(PBA) 기반 고체 전해질 개발 성과를 공유했다. 80회 충·방전 후 95.1% 용량 유지율이 기록됐으며 전고체 나트륨 배터리 상용화 가능성 제시, 친환경·저비용 고체 전해질 확보가 시장 평가다.
안광진 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 2024년 빠른 충전 전극 설계 기술을 개발, 충·방전 속도와 안전성을 개선했다. 기존 리튬 배터리 설비와의 호환성도 확보했다. UNIST와 SK온의 산업 협업으로 진행했으며 팀은 전기차와 스마트 그리드 적용 가능성을 높이며 상용화 속도 가속화했다고 전했다.
또한 정경민 교수팀(UNIST 에너지화학공학과)은 2025년 현재 전극·전해질 통합 최적화 기술을 개발, SK온과 실증 테스트를 진행 중이다. 참여 기관은 UNIST, SK온, 한국전지산업협회 등이다.
