[파이낸셜뉴스] 이산화탄소 배출없이 암모니아를 만드는 공정에 사용할 촉매가 개발됐다. 이 촉매는 전기화학적인 방법에 활용하는 것으로, 120년 넘게 쓰이는 하버보쉬법을 대체할 것으로 기대된다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 상가라쥬 샨무감 교수팀이 일산화질소를 암모니아로 만드는 전기화학공정용 촉매를 개발했다. 상가라쥬 교수는 20일 "에너지 효율성은 높고, 이산화탄소 배출이 없는 친환경적인 방법으로 암모니아를 만드는 촉매를 개발했다"며 "이 촉매가 실제 상용화돼 환경 보존에 기여할 수 있기를 희망한다"고 말했다. 암모니아는 비료, 섬유 및 제약과 같은 화학 산업에서 중요한 화학 원료 중 하나이며, 무탄소 수소 운반체다. 120년 전 하버보쉬법으로 암모니아를 대량 생산해 합성비료를 만들면서 농업혁명이 시작됐다. 그렇지만 하버보쉬법은 전 세계적으로 연간 이산화탄소 배출량의 1~2%를 차지하고 있다는 문제점이 있다. 최근, 전기화학적으로 일산화질소를 암모니아로 만드는 방법이 주목을 받고 있다. 이 공정은 대기오염 물질인 일산화질소를 활용하는 친환경적인 방식이며, 에너지 효율성이 높고, 이산화탄소 배출이 없는 등 자연을 훼손자지 않고 기존의 방식을 대체할 수 있는 유망한 접근법이다. 하지만, 일산화질소의 강한 부식성으로 인해 암모니아 합성중 촉매의 금속 나노 입자 구조가 무너지기 쉽다. 연구진은 질소가 첨가된 다공성 탄소 구조를 활용한 니켈 나노 입자 코어와 쉘 전기 촉매를 개발했다. 이 촉매를 만들때 서로 다른 여러 이온들을 용액속에서 동시에 아래로 가라앉게 하는 방법인 공침법을 활용했다. 이 촉매는 100% 일산화질소 가스가 전해질에 포화된 조건으로 매우 낮은 과전위(550 mV)에서 패러데이 효율 72.3%를 달성했다. 이를통해 '산화질소 환원 반응'에 안정적이고 효율적인 전기화학적 촉매임을 증명했다. 또한, 태양 에너지가 보조로 사용된 암모니아 합성 풀셀 시제품을 만들어 테스트했다. 그결과 태양광 에너지에서 1.7%의 암모니아 효율을 얻음과 동시에 50% 이상의 패러데이 효율을 달성했다. 연구진은 이번 연구결과를 재료 공학 분야의 저명 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 전고체전지를 기존보다 15분의 1 가격으로 대량생산할 수 있는 시기가 임박했다. 한국전기연구원이 세계 최초로 개발한 공정기술이 대주전자재료(주)에 기술이전 됐다. 대주전자재료는 이전받은 기술을 이용해 2022년까지 제2공장 부지에 파일럿 생산시설을 구축키로 했다. 이를통해 고체전해질 양산 제조 시설에 대한 투자를 확대한다는 방침이다. 25일 전기연구원에 따르면 이 기술은 '황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술'로 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발했다. 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 '공침법'이라는 간단한 용액 합성 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산이 가능하다. 하윤철 박사는 "전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 '저가격'과 '대량생산' 이슈를 동시에 해결할 수 있다"며 "이번 기업체 기술이전을 통해 꿈의 배터리라고 불리는 전고체전지의 상용화에 주도적 역할을 할 것"이라고 말했다. 황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커 극판과 분리막 제조가 쉽다. 하지만 주원료인 황화리튬 가격이 비싸다. 또 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 '볼밀법'을 사용하는 단점이 있다. 이 때문에 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며 100g당 가격이 수백만원에 달한다. 연구진이 개발한 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법이다. 리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구진은 꾸준한 노력으로 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했다. 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.    monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]차세대 배터리 기술로 주목받고 있는 전고체 전지의 핵심 소재인 고체전해질 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 기술이 개발돼 양산화 단계에 진입했다는 소식에 대주전자재료가 강세다. 대주전자재료는 이 기술을 이전 받았다.  25일 오전 10시 8분 현재 대주전자재료는 전 거래일 대비 5600원(5.49%) 오른 10만5700원에 거래 중이다. 한국전기연구원(KERI)은 하윤철 차세대전지연구센터 박사팀이 개발한 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’이 국내 기업에 기술 이전 됐다고 25일 밝혔다. 황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽다는 장점이 있으나, 주원료인 황화리튬 가격이 비싸다. 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 ‘볼밀법’을 사용하는 단점도 있다. 이러한 이유로 소량 생산에 그치고 있으며 100그램당 가격이 수백만원에 달했다. 연구팀은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 ‘공침법’이라는 간단한 용액 합성(One-pot) 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구팀은 꾸준한 노력으로 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했고, 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다. 순수 원료비 기준으로 보면 KERI의 제조 방식이 기존 대비 약 15분의 1 수준으로 저렴하고, 볼밀법과 같은 고비용·고에너지 공정을 거치지 않아도 된다는 점을 고려하면 비용 절감 효과는 더욱 크다. 한편 KERI는 이같은 기술을 국내 전기·전자 재료분야 및 리튬이차전지용 실리콘 음극재 전문업체인 대주전자재료에 기술이전했다. 이 업체는 2022년까지 제2공장 부지에 파일럿(pilot) 생산 시설을 구축하는 등 고체전해질 양산 제조 시설에 대한 투자를 확대할 계획이다. 지난 9월 수주한 ‘소·부·장 강소기업100’ 과제를 통해 전고체전지용 리튬 금속(Li metal) 음극을 대체할 수 있는 다양한 실리콘 소재를 개발하여 2025년 이후 개화될 전고체전지 시장을 선도한다는 목표다. 하 박사는 “전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 ‘저가격’과 ‘대량생산’ 이슈를 동시에 해결할 수 있는 성과”라며 “이번 기업체 기술이전을 통해 고체전해질의 양산화가 이루어질 것이고, 꿈의 배터리라고 불리는 전고체전지의 상용화에 주도적인 역할을 할 것”라고 말했다.   kmk@fnnews.com 김민기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 전고체 배터리의 전해질을 만드는 원료비가 15분의 1뿐인 대량합성법을 세계 최초로 개발했다. 이 고체전해질은 화재나 폭발 위험이 없어 향후 전고체 배터리를 전기차나 전력저장장치(ESS) 분야에 활용할 수 있을 것이라고 연구진은 전망했다. 한국전기연구원(KERI)은 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 전고체 배터리용 황화물 고체전해질을 저가로 대량합성하는 신기술을 세계최초로 개발했다고 23일 밝혔다. 전기연구원은 원천기술과 관련한 국내외 특허 출원을 완료했으며, 이번 성과를 민간기업으로 기술이전을 추진할 계획이다. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질이 액체가 아닌 고체로 된 차세대 배터리다. 연구진이 개발한 고체전해질 제조법은 순수 원료비만 놓고 보면 기존방법보다 약 15배 이상 저렴하다. 또한 고에너지 공정을 거치지 않아 비용 절감 효과는 더욱 크다. 이번 연구개발의 성과는 전고체 배터리 상용화의 관건인 '저가격'과 '대량생산' 이슈를 동시에 해결할 수 있다는 점이다. 고체 전해질을 사용한 배터리는 불연성의 고체를 사용하기 때문에 화재의 위험이 없다. 또 온도 변화나 외부 충격을 막기 위한 안전장치 및 분리막이 따로 필요하지 않아 배터리의 고용량화, 소형화가 가능하다. 이번 기술의 핵심은 '공침법'이다. 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시킨다. 이는 리튬이차배터리용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용되는 방법이다. 연구진은 지속적인 연구 끝에 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 개발에 성공했다. 이를통해 기존 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 만들 수 있었다. 즉 고가의 원료 사용없이 간단한 과정으로 전고체 배터리의 핵심인 고체전해질을 저렴한 가격으로 대량생산 할 수 있는 것이다. 하윤철 박사는 "일본이 황화물계 전고체 배터리의 원천소재 기술을 선점하고 있다면, 우리는 고체전해질 제조공정 기술 우위로 시장경쟁력을 확보해 대응해야 한다"고 설명했다. 하 박사는 이어 "향후 KERI 기술의 기업체 이전을 통해 공정라인 확대 및 고체전해질 양산을 추진하고, 이를 기반으로 전고체 배터리 상용화에 필요한 다양한 제조기술 개발에도 많은 노력을 기울이겠다"고 말했다. 이번 연구결과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 국제 학술지 '어플라이드 에너지 머티리얼즈(ACS Applied Energy Materials)'에 게재됐다. 한편, 황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽지만 주원료인 황화리튬 가격이 비싸고, 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 단점이 있다. 이러한 이유로 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며 100g당 가격이 수백만원에 이른다.    monarch@fnnews.com 김만기 기자