주메뉴바로가기.. 본문바로가기

[Green Economy | 기업 인사이드] 리튬이온전지 시장의 신항로 개척한다

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2014년 08월 21일 10:43 프린트하기

리튬이온전지는 초기에 주로 소형 IT제품의 전력원으로 사용돼 왔다가 전기자동차, 에너지저장장치(ESS)에 대한 관심이 높아지면서 점차 중대형 시장으로 확대되고 있다. 삼성SDI, LG화학처럼 국내에서 내로라하는 기업들이 리튬이온전지를 개발․생산하고 있는데, 이 틈에서 차별화된 개발 노하우로 중대형 리튬이온전지 시장을 공략하고 있는 기업이 있다. 국내 최초로 ‘리튬인산철전지’를 개발해 상용화한 탑전지가 그 주인공이다.

 

리튬인산철전지를 생산하는 탑전지의 이천 공장 내부 모습. - 이충환 제공
리튬인산철전지를 생산하는 탑전지의 이천 공장 내부 모습. - 이충환 제공

 

경기도 이천에 위치한 탑전지를 찾았다. 공장 내부를 둘러보기 위해서는 방진복은 물론 헤어 캡, 마스크, 지정된 신발을 착용해야 했다. 긴 복도를 따라 생산라인을 이동하면서 셀이 조립되고 전해액이 주입되며 최종적으로 충․방전이 가능한 전지가 완성되는 과정을 관찰할 수 있었다. 자동화시스템과 엄격한 품질관리로 좋은 제품을 생산하고 있다는 분위기를 느낄 수 있었다.

 

에너랜드, A123 그리고 탑전지
“리튬인산철전지가 리튬이온전지와 다른 것으로 알고 있는 사람이 많은데, 사실 리튬인산철전지는 리튬이온전지입니다. 리튬이온전지의 양극재가 무엇인지에 따라 전이금속산화물계전지와 리튬인산철전지로 분류되지요.”


아직 일반인에게 생소한 리튬인산철전지에 대해 묻자 노환진 탑전지 사장은 리튬이온전지의 기본 개념부터 설명해 주었다. 탑전지는 2012년 2월에 설립됐지만, 노환진 사장은 삼성SDI 전지 1세대 출신으로 2001년 고출력 리튬이온전지 개발사 ‘에너랜드’를 창업한 뒤 현재까지 20년째 전지 분야에 몸담고 있는 전지 전문가이다.


리튬이온전지는 작동 전압이 높고 무게당과 질량당 에너지 밀도가 크다는 장점 때문에 이차전지의 주력제품이고, 관련 시장 경쟁도 치열하다. 이에 탑전지는 다른 경쟁업체보다 성능이 뛰어난 리튬인산철전지 개발에 주력했다. 그 결과, ESS용 전지 중에서 고출력을 요구하는 주파수 조정용과, 전기자동차용 전지 가운데 저온 상황에서도 고출력을 낼 수 있는 마이크로하이브리드용에 적합한 리튬인산철전지를 개발해 냈다.


리튬이온전지로 널리 알려진 전이금속산화물계 전지는 소니가 1990년대 초에 개발하면서부터 꾸준히 사용돼 왔다. 반면 리튬인산철전지는 2000년대 이후 등장한 전지다. 전이금속산화물계 전지에 비해 상용화가 늦고 개발 업체가 적은 이유는 리튬인산철이 다른 소재에 비해 전도성이 떨어지고 전지 제조 공정이 어렵기 때문이다. 노 사장은 이러한 단점을 극복하고 생산 수율은 높이면서 전지 간의 성능 균일성을 확보하는 데 주력했다.


탑전지가 리튬인산철 재료를 접하게 된 건 2007년 에너랜드가 미국의 전지 제조업체인 ‘A123 시스템즈’와 인수합병한 시절이었다. 노 사장을 비롯한 탑전지 직원들은 A123 시스템즈에서 5년간 근무하면서 나노 리튬인산철 전지 개발, 공정 및 생산 자동화, 공장 건설 등을 주도했다. 그러다 A123 시스템즈가 2011년 중국 기업에 인수되면서 노 사장은 동료들과 독립해 2012년 탑전지를 설립했다. 탑전지에서는 나노탄소 잉크를 코팅한 집전체 소재를 자체적으로 개발하면서 리튬인산철전지의 출력과 수명, 균일성을 획기적으로 향상시켰다. 그간 축적된 지식과 경험이 빛을 발하는 순간이었다.

 

탑전지 노환진 사장이 리튬이온전지와 소재, 부품에 대해 설명하고 있다. - 이충환 제공
탑전지 노환진 사장이 리튬이온전지와 소재, 부품에 대해 설명하고 있다. - 이충환 제공

 

에너지저장장치에서 요트 엔진까지
현재 리튬이온전지 시장은 리튬인산철전지보다 전이금속산화물계전지의 비율이 월등히 높다. 그런데 탑전지는 왜 리튬인산철전지를 개발하는 걸까. 노 사장은 “리튬인산철전지는 전이금속산화물계전지에 비해 안전성이 우수하다”며 “리튬이온의 이용률이 100%여서 과충전 시 리튬의 석출이 없고 분해 시 발열량이 작기 때문”이라고 설명했다. 리튬인산철전지는 이런 안전성 덕분에 에너지저장장치로 적합하다.


그는 또한 “리튬인산철전지가 현재 대용량 전지로 많이 사용되고 있는 납축전지와 전압 거동이 유사하다”며 “납축전지는 환경오염 문제나 짧은 수명 등의 단점을 가지고 있기 때문에 수명이 긴 리튬인산철전지가 이를 대체하기에 적합하다”고 밝혔다. 리튬인산철전지는 연비효율을 높인 마이크로하이브리드 자동차, 선박 등의 엔진 시동용으로도 적합하다.     

 
현재 리튬인산철전지는 노 사장이 몸담았던 A123 시스템즈에서도 생산하고 있다. 중국 역시 리튬인산철전지를 생산하는 업체가 많다. 같은 제품으로 글로벌 시장에서 경쟁하기 위한 탑전지만의 차별화 전략이 있을까. 노 사장은 “탑전지는 축적된 경험을 통해 값싼 재료와 낮은 비용으로도 좋은 제품을 만들어내는 능력을 갖고 있다”며 “기존 리튬인산철전지의 단점인 출력 특성과 저온 특성 등을 극복한 전지를 개발했기 때문에 시장 전망도 밝은 편”이라고 말했다.


이차전지 시장은 국내에서도 경쟁이 치열하다. 삼성SDI, LG화학 등 대기업과의 경쟁을 극복하기 위한 방안은 무엇일까. “전지시장은 넓고 다양합니다. 스마트폰이나 전기자동차와 같이 대규모 양산을 요하는 시장은 대기업이 적합하죠. 하지만 주파수 조정용 고출력 에너지저장장치, 산업용 청소기, 요트 등 특수한 전지 성능을 요구하는 틈새시장도 많이 있어요. 탑전지는 이러한 시장의 니즈를 파악해, 틈새시장을 공략하고 있습니다.”


탑전지는 일단 제품 개발과 시장 진입에는 성공했지만 ‘최고’가 되기 위해서는 아직 할 일이 많다. 노 사장은 앞으로 탑전지를 전지, 소재, 부품들을 개발․생산하는 종합 이차전지 전문 업체로 성장시킬 계획이다. “그동안 개발 투자의 결실로 나노탄소를 코팅한 집전체 소재는 알루미늄 포장재 전문업체인 동원시스템즈와 협력해 생산 체제를 구축하고 상품화했습니다. 전지의 음․양극 단자인 리드탭도 과거의 경험을 살려 제품을 개발했고요. 최근에는 고용량 실리콘 전극과 특수 코팅한 알루미늄캔 개발에서도 가시적인 성과가 나오고 있습니다.”


지난 주말에 중국 장춘에 있는 공장에 다녀왔다는 노 사장은 국내뿐 아니라 미국, 유럽, 일본, 중국 등 해외의 큰 시장을 보고 영업하고 있다.


“어디서나 판매하는 제품이 아닌, 고객들이 저희에게 살 수밖에 없는 제품을 제작하고 충분한 이익을 남기고 지역사회에도 도움을 주는 진정한 챔피언 기업을 만들고 싶습니다.”

 

*본 콘텐츠는 녹색기술센터에서 발행한 <Green Tech. HORIZON> 8월호(창간호)에서 발췌한 내용입니다.


유기현

nearblue@donga.com

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2014년 08월 21일 10:43 프린트하기

태그

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

7 + 7 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기