[e경제뉴스 김아름내 기자] 에너지저장장치(ESS) 화재 사고가 지난 2017년 8월이후 23건이나 잇따라 발생했지만 정확한 화재원인이 규명되지 않아 ESS에 대한 불안감이 가시지 않고 있다.
정부합동조사단은 배터리 문제라고 발표했지만 LG화학, 삼성SDI등 배터리 제조업체들은 무리한 판단이라고 반발하는 상황이다. LG화학은 “자체 실험결과 정부조사단이 근거로 제시한 리튬 석출물 형성이 배터리 내부 발화로 이어지지 않는다”고 반박하고 있다.
배터리 발화 원인은 여전히 밝혀지지 않은 가운데 폭발이나 화재 위험이 없는 차세대 배터리로 주목받고있는 전고체전지(All-Solid-State Battery)의 안전성과 수명을 한층 더 높이면서 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술이 국내 기술진에 의해 개발돼 관심이 쏠린다.
삼성전자 종합기술원은 1회 충전에 800km 주행, 1,000회 이상 배터리 재충전이 가능한 전고체전지 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 에너지’에 10일 공개했다. 삼성전자 일본연구소(Samsung R&D Institute Japan)와 공동으로 연구한 결과다.
전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지로 현재 사용중인 리튬-이온전지(Lithium-Ion Battery)와 비교해 대용량 배터리 구현이 가능하고, 안전성을 높인 것이 특징이다.
일반적으로 전고체전지에는 배터리 음극 소재로 ‘리튬금속(Li-metal)’이 사용된다. 하지만, 리튬금속은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트(Dendrite)’ 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다.
덴드라이트란 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체로 배터리의 분리막을 훼손한다.이로인해 배터리 수명과 안전성이 낮아진다는 것이다.
삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1m) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층(Ag-C nanocomposite layer)을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다.
이 기술은 전고체전지의 안전성과 수명을 증가시키는 동시에 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있어 리튬이온 전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수있다고 연구진을 설명했다.
삼성전자 종합기술원 임동빈 마스터는 "이번 연구는 전기자동차 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술을 개발했다"며 "전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리의 한계를 극복해 나가겠다"고 말했다.