케이비엘러먼트, "케이비엘러먼트, 그래핀 적용 이차전지 열폭주 지연 소재 개발"

케이비엘러먼트가 비산화 그래핀 분산 기술을 활용해 이차전지 열폭주 지연을 위한 방염소재 개발에 성공하며 전기차 시장의 최대 난제인 열폭주 현상을 방지할 수 있다는 희망적인 소식을 발표했다.

이차 전지는 유럽, 미국, 중국 등 세계 주요 국가의 내연기관 차량 등록 판매 금지 계획에 따라 2050년까지 전기 자동차 교체가 필수가 되면서 급속도로 성장하고 있는 산업이다. 이차전지 시장 규모는 2021년 550억 달러에서 2030년 3,547억원 달러로(용량 기준, 437GWh('21년) → 4,270GWh('30년)) 35.96% 연간 성장율을 예상하고 있다. 이 시장과 함께 이차전지 4대 소재인 음극재, 양극재, 분리막, 전해액 분야 역시 2030년 1,255억 달러로 연평균 18% 이상 성장을 전망하고 있다.

이러한 성장에도 불구하고 전기 자동차는 이차전지 열폭주 이슈가 최근 3년 간 4배로 증가하며 전기차에 대한 화재 공포감이 확산되었다. 전세세계가 이를 해결하기 위해 노력을 하고 있지만 아직 뚜렷한 해결책을 찾지 못하고 있다.

이차전지는 충전할 때 배터리에 화학적인 변화가 생길 수밖에 없는 구조로 주행 중에도 액상 상태의 배터리액이 움직이므로 화학적인 변화가 많이 발생하며 화재가 발생한다. 특히 4개의 소재로 구성된 각각의 셀에서 화재가 발생할 경우 옆 셀로 전이 속도가 매우 빨라 3초 이내 폭발이 일어나게 되는 것이다.

폭발이 일어난 후 화재 진압도 역시 어렵다. 각각의 셀을 감싸고 있는 배터리 팩을 원인으로 꼽는데 외부 충격이나 수분의 유입으로부터 배터리를 보호하기 위해 실링작업(생활 방수 6단계)을 해놓기 때문에 화재 발생 시 물을 부어도 배터리 안으로 침투하지 못해 화재 진압이 매우 어려워 화재가 애초에 발생하지 않도록 하는 기술개발이 중요한 과제이다.

하지만 기존에 열폭주 지연을 위한 개발 현황은 배터리 전체 바깥면에 부착되어 화염을 차단하는 방식이다. 그러나 케이비엘러먼트가 개발한 기술은 배터리 내부에 열폭주 지연 소재를 활용하여 화재의 확산을 근본적으로 차단하는 기술로 원천적으로 열폭주 현상을 제어할 수 있다.

특히 현재 케이비엘러먼트가 개발한 비산화 그래핀은 유사 성능을 가진 타 탄소 소재와 비교했을 때 가격 경쟁력뿐만 아니라 방염 성능에 있어 우수함은 특허를 통해 인정받았다. 이번 이차전지 열폭주 지연을 위한 비산화 그래핀 방염소재 코팅 개발은 이차전지 안정성을 향상시킴과 동시에 경제성, 소재의 친환경 성까지 충족시킬 수 있는 개발로 평가받고 있다.

케이비엘러머트 배경정 대표는 친환경 공정의 비산화그래핀 생산에 성공하며 그래핀 상용화에 기여한 바를 인정받아 2023나노융합성과전에서 11월 30일 국무총리상을 수상한다.

배대표는 "우리가 개발한 비산화그래핀이 이차전지 열폭주 현상을 해결하고 더 나아가 배터리 전체 시장에 확산된다고 하면 그래핀의 뛰어난 성능을 인정받는 계기가 될 뿐만 아니라 그래핀 상용화가 되는 중요한 시점이 될 것"이라며 "현재 우리 연구원들은 상용화뿐만 아니라 그래핀을 적용한 제품이 사람의 생명을 구할 수 있다는 사명감으로 밤낮없이 노력하고 있다"고 말했다. 그러면서 빠른 시일 내에 이 기술이 이차전지에 적용되어 전세계 배터리 시장이 안고 있는 열폭주 현상이 해결되기를 바란다는 입장을 밝혔다.

케이비엘러먼트는 대기업들과의 R&D를 적극적으로 진행함과 동시에 양산 투자를 진행하며 "이차전지 열폭주 지연을 위한 그래핀 방염코팅재" 완성에 총력을 기울이고 있다.