[파이낸셜뉴스] 삼성SDI가 CES 혁신상을 대거 수상하며 전기차 배터리, 에너지저장장치(ESS)용 배터리, 원통형 배터리 등 다양한 배터리의 기술력을 입증했다. 수상 제품은 삼성SDI의 프리미엄 배터리 브랜드 'PRiMX'(프라이맥스)에서 나왔다. 삼성SDI는 내년 1월 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 전자 전시회 CES 2025를 앞두고 4개의 CES 혁신상을 수상했다고 15일 밝혔다. 삼성SDI는 이번에 처음으로 CES에 제품을 출품했는데 배터리 사업 부문별 대표 제품들이 모두 수상하는 성과를 거뒀다. 혁신상은 매년 심사위원 평가를 통해 업계에서 혁신적인 기술을 선보인 제품에 수여된다. 삼성SDI는 에너지 밀도 향상, 안전성 강화, 고출력 및 고속충전 기술 등 고객 경험과 직결되는 성능 부분에서 높은 평가를 받아 혁신상을 수상했다. 전기차용 각형 배터리인 'PRiMX680-EV'는 하이니켈 NCA(니켈, 코발트, 알루미늄) 양극재를 사용해 높은 에너지 밀도를 구현해 혁신 설계와 공정 기술을 적용해 안전성과 성능을 동시에 잡은 제품이다. 전기차 배터리 모듈 'PRiMX680 Module+'는 무선 통신 기술 적용으로 구조를 단순화해 생산 효율과 품질을 강화한 제품으로 독창적 모듈 설계와 CT 검사 등을 통해 안전성도 극대화됐다. 'SBB 1.5'는 20피트 컨테이너 박스에 배터리 셀과 모듈, 랙 등을 설치한 ESS 제품으로 전력망에 연결만 하면 바로 사용 가능하며, 열확산 방지를 위해 모듈내장형 직분사 기술이 적용돼 안전성을 높인 제품이다. 'PRiMX50U-Power'는 21700 사이즈 원통형 배터리로 고출력 및 고속 충전 기술을 구현해 전문가용 전동공구와 같이 순간적으로 높은 힘을 요구하는 애플리케이션에 특화됐다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 "초격차 기술력과 최고의 품질을 녹여낸 삼성SDI 배터리가 글로벌 무대에서 혁신성을 인정받았다"라며 "지금까지와는 차원이 다른 변화와 혁신을 통해 최고의 기술과 제품 경쟁력을 갖춰 기술 선도 기업 입지를 더욱 공고히 하겠다"고 강조했다. cjk@fnnews.com 최종근 기자

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원 이수연·김태호 박사팀이 개발한 500원 크기의 마찰 발전기로 5W의 전력을 만들어내 LED 전구 100개를 켜냈다. 이 마찰 발전기는 1만번 이상 사용해도, 구멍이 나거나 찢어져도 성능이 그대로 유지됐다. 이 마찰 발전기는 웨어러블 기기나 사물인터넷(IoT), 자가전원 센서 등에 활용할 수 있다. 9월 30일 화학연구원에 따르면, 연구진은 마찰 소재와 전극 사이에 '이온 겔 전기 이중층(iEDL)' 소재를 추가해 전류 누설 문제를 해결하고 전력 발생량을 높인 마찰 발전기를 개발했다. 이온겔 전기 이중층은 전해질과 전극 표면 사이에 형성되는 두 개의 전하 층으로, 여기서는 이온성 액체를 얇게 굳힌 막을 이용해, 마찰 후 생성된 전하 상태가 유지되도록 안정적으로 고정시키는 역할을 맡았다. 마찰 발전기의 성능을 테스트한 결과, iEDL 소재를 적용하지 않았을 때에 비해 일정 시간 동안 생산되는 전력의 양, 즉 전력 밀도가 2W/㎡에서 26W/㎡로 13배 증가했다. 마찰 발전기에 들어간 소재는 찢어지거나 구멍이 생겨도 많은 전기를 생산해내는 높은 내구성도 가졌다. 1만회 반복 실험 결과, 최대 출력 전압이 0.1V 이내로 하락해, 매우 안정적인 성능을 보였다. 또한 4.7μF(마이크로패럿)의 소용량부터 470μF의 대용량 기기까지 충전시킬 수 있었다. 이와함께 500원 크기의 마찰 발전기 1개는 50㎽ 소형 LED 전구 100개를 밝힐 만큼 충분한 전원을 공급했다. 이수연 박사는 "앞으로 후속 연구를 통해 발생된 전기를 동시에 효율적으로 저장할 수 있는 소자 개발과 고효율 독립 전원 시스템 구축이 성공한다면 2030년경 실용화가 가능할 것"이라고 예상했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 마찰발전기를 재료·화학 과학기술 분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 발표하고 9월호 표지논문으로 선정됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 삼성전자는 12일 인공지능(AI) 시대 초고용량 서버 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 위한 '1테라비트(Tb) 쿼드레벨셀(QLC) 9세대 V낸드'를 업계 최초로 양산했다고 밝혔다. 이 제품은 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술인 '채널 홀 에칭' 기술을 활용해 더블 스택 구조로 업계 최고 단수를 구현해냈다. 특히 셀과 페리(셀의 동작을 관장하는 각종 회로들)의 면적을 최소화해 이전 세대 QLC V낸드 대비 약 86% 증가한 업계 최고 수준의 비트 밀도를 자랑한다. V낸드의 적층 단수가 높아질수록 층간, 층별 셀 특성을 균일하게 유지하는 것이 중요해졌다. 이를 위해 삼성전자는 셀 특성 균일화, 최적화를 위해 셀을 동작시키는 워드라인의 간격을 조절해 적층하는 기술 '디자인드 몰드'를 활용, 데이터 보존 성능을 이전 제품보다 약 20% 높였다. 이번 9세대 QLC는 셀의 상태 변화를 예측해 불필요한 동작을 최소화하는 '예측 프로그램 기술' 혁신을 이루며 이전 세대 QLC 제품 대비 쓰기 성능은 100%, 데이터 입출력 속도는 60% 개선했다. 낸드 셀을 구동하는 전압을 낮추고 필요한 비트라인만 센싱해 전력 소모를 최소화한 '저전력 설계 기술'을 통해 데이터 읽기, 쓰기 소비 전력도 각각 약 30%, 50% 감소했다. 삼성전자는 브랜드 제품을 시작으로 향후 모바일 유니버설플래시스토리지(UFS), PC 및 서버SSD 등 QLC 9세대 V낸드 기반 제품 응용처를 점차 확대할 계획이다. 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실 허성회 부사장은 "9세대 트리플레벨셀(TLC) 양산 4개월 만에 9세대 QLC V낸드 또한 양산에 성공함으로써 AI용 고성능, 고용량 SSD 시장이 요구하는 최신 라인업을 모두 갖췄다"며 "최근 AI향으로 수요가 급증하고 있는 기업용 SSD 시장에서의 리더십이 더욱 부각될 것"이라고 말했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 삼성SDI가 9일부터 나흘간 미국 애너하임에서 열리는 북미 최대 에너지 전시회인 'RE+ 2024'에 참가한다고 8일 밝혔다. 삼성SDI는 '프라이맥스로 구현하는 지속가능한 미래'를 주제로 △전력용 '삼성 배터리 박스(SBB) 1.5' △무정전 전원장치(UPS)용 고출력 배터리 △리튬인산철(LFP) 배터리 등 다양한 에너지저장치(ESS)용 배터리 라인업을 선보인다. 이번 전시회에서 삼성SDI는 이달 미국 출시 예정인 차세대 전력용 ESS 배터리 'SBB 1.5'를 전면에 내세운다. SBB는 20ft 컨테이너 박스에 하이니켈 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 배터리 셀과 모듈, 랙 등을 설치한 제품으로 전력망에 연결만 하면 바로 사용이 가능하다. SBB 1.5는 기존 제품 대비 에너지밀도가 37% 가량 향상돼 총 5.26MWh 용량을 구현했다. SBB 1.5에는 화재 예방, 열확산 방지를 위해 모듈내장형 직분사(EDI) 기술이 적용됐다. EDI 기술은 SBB 내부에서 화재가 발생할 경우, 해당 셀을 포함하는 모듈에 소화약제가 분사되면서 화재의 확산을 방지하는 첨단 기술이다. 삼성SDI는 내년 양산 예정인 UPS용 고출력 배터리도 전시한다. UPS용 배터리는 소재 개발 등으로 기존 제품 대비 랙당 출력을 40% 이상 향상시켰다. 또한, 현재 주로 사용되는 납축 제품 대비 설치 공간은 9분의 1로 줄이고 수명은 3배 이상 늘어 효율적 공간 활용 및 운영비 절감 효과가 기대된다. 삼성SDI의 ESS용 각형 배터리에는 기본적으로 '벤트' 등 열확산 방지 기술이 적용됐고 모듈에는 단열시트와 소화시트가 장착되어 안전성을 높였다. 이 외에도 삼성SDI는 2026년 양산 목표로 개발 중인 LFP 배터리와 재생에너지 100% 사용(RE100), 탄소발자국 인증, 폐배터리 재생 노력 등 환경·사회·지배구조(ESG) 성과 및 전략도 소개한다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 "신재생에너지 시장 확대와 AI시대 가속화에 따른 데이터센터 수요 급증으로 인해 ESS 시장이 향후 크게 성장할 것"이라며 "미국 등 글로벌 ESS 시장에서 삼성SDI만의 초격차 기술력으로 리더십을 더욱 강화해 나가겠다"고 말했다.    kim091@fnnews.com 김영권 기자

한국원자력연구원이 초임계(액체와 기체 성질을 동시에 갖는 상태) 이산화탄소 발전 시스템을 개발해 100㎾e 전력을 생산해냈다고 4일 밝혔다. 원자력연구원 조진영 선진원자로연구소장은 4일 "이번 성능시험에 성공한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 향후 차세대 원자로와 소형모듈원자로(SMR)의 동력변환 계통 적용을 위한 초석을 다진 것"이라며 "올해까지 총 전기 출력 500㎾ 생산을 달성하겠다"고 말했다. 원자력연구원에 따르면 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 기존 발전 시스템 대비 고온에서 높은 열효율을 가지며, 10분의 1 크기의 간단한 구성으로 발전기 크기를 줄일 수 있다. 또한 태양열, 고온 연료 전지, 핵융합, 차세대 원자로, 엔진 배기열, 가스 터빈 배기열, 석탄 화력 등과 같은 다양한 열원으로 장치를 가동해 전기를 생산할 수 있다. 초임계 이산화탄소는 이산화탄소가 임계점인 온도 31도와 일상 압력의 73.8배를 넘어서면 초임계 상태가 된다. 이 상태에서는 이산화탄소가 액체와 기체의 성질을 동시에 가쳐 압축하기 쉽다. 특히 높은 밀도와 낮은 점도 등의 특성으로 인해 매우 효율적인 열 전달 및 동력 전달 매체로 사용할 수 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원이 초임계(액체와 기체 성질을 동시에 갖는 상태) 이산화탄소 발전 시스템을 개발해 100㎾e 전력을 생산해냈다고 4일 밝혔다. 원자력연구원 조진영 선진원자로연구소장은 4일 "이번 성능시험에 성공한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 향후 차세대 원자로와 소형모듈원자로(SMR)의 동력변환 계통 적용을 위한 초석을 다진 것"이라며 "올해까지 총 전기 출력 500㎾ 생산을 달성하겠다"고 말했다. 원자력연구원에 따르면 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 기존 발전 시스템 대비 고온에서 높은 열효율을 가지며, 10분의 1 크기의 간단한 구성으로 발전기 크기를 줄일 수 있다. 또한 태양열, 고온 연료 전지, 핵융합, 차세대 원자로, 엔진 배기열, 가스 터빈 배기열, 석탄 화력 등과 같은 다양한 열원으로 장치를 가동해 전기를 생산할 수 있다. 초임계 이산화탄소는 이산화탄소가 임계점인 온도 31도와 일상 압력의 73.8배를 넘어서면 초임계 상태가 된다. 이 상태에서는 이산화탄소가 액체와 기체의 성질을 동시에 가쳐 압축하기 쉽다. 특히 높은 밀도와 낮은 점도 등의 특성으로 인해 매우 효율적인 열 전달 및 동력 전달 매체로 사용할 수 있다. 한편, 미국은 최근 에너지부가 주관해 텍사스 샌안토니오에 10㎿e급 '스텝 프로젝트'를 추진하는 등 초임계 이산화탄소 발전시스템의 기술 선점을 위해 노력하고 있다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국형 소형모듈원전(SMR) 설계 검증과 운전 훈련을 위한 시뮬레이터 센터가 운영을 시작한다. 산업통상자원부와 한국수력원자력은 23일 대전 한수원 중앙연구원에서 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 시뮬레이터센터와 스마트넷제로시티 관제센터 통합 준공식을 개최했다고 밝혔다. i-SMR은 기존 1000㎿(메가와트) 이상의 대형 원전 대비 발전 용량을 170㎿로 줄이고 모듈화 제작 기법을 적용한 한국형 소형모듈원자로다. 이번에 가동되는 i-SMR 운전 검증용 시뮬레이터는 설계 및 운전 적합성을 검증하는 설비다. 실제와 동일하게 구성된 주 제어실에서의 비상상황 대응 훈련 등을 통해 운전원들을 교육하고 안전성을 점검·강화하는데 활용된다. 시뮬레이터 가동을 통해 얻는 데이터는 i-SMR의 설계 인가 획득과 향후 실제 가동에 필요한 운영 허가 획득 과정에서도 핵심적인 역할을 하게 된다. 한국은 과학기술정보통신부와 산업부를 중심으로 2028년까지 3992억원을 투자해 i-SMR을 개발 중이다. 연구개발 주도 기관인 한수원은 2025년까지 표준 설계를 완성하고 2028년까지 표준 설계 인허가를 획득한 뒤 2030년 1호기를 운영하겠다는 구상이다.  한수원은 SMR이 실제 활용되는 단계에 접어들면 태양광, 풍력 등 신재생에너지를 통합적으로 연계해 친환경 무탄소 에너지를 지역에 경제적이고 안정적으로 공급하는 '스마트 넷제로 시티'를 가동하는 것을 목표로 하고 있다. 24시간 안정적으로 경제적 전기를 공급하면서도 대형 원전보다 유연한 출력 조절 기능을 갖춘 SMR과 날씨 등 환경 요인에 따라 발전량 변동이 큰 재생에너지를 하나의 전력망에 통합한 뒤 산업·주거·상업 시설에 필요한 에너지를 안정적으로 공급하는 방식이다. 소형화된 원전인 SMR은 원자로 핵심 구성 요소인 노심, 증기 발생기, 냉각재 펌프를 대형 트럭 한 대에 실을 수 있는 정도 크기의 구조물에 통합해 넣는다. 외부 전원 공급을 중단해도 중력이나 밀도차 등 자연의 힘만으로 원자로 냉각을 유지할 수 있어 안전성도 높일 것으로 기대된다. 또 일반 원전이 냉각수를 필요로 하는 만큼 대부분 바닷가에 건설되는 것과 달리 SMR은 장소에 구애받지 않는 등 장점이 있어 SMR은 글로벌 탄소중립 흐름 속에 차세대 청정에너지 공급원으로 주목받고 있다. 한편 이날 준공식에는 최남호 산업부 2차관, 김상협 탄소중립녹색성장위원장, 황주호 한수원 사장 등이 참석했다. honestly82@fnnews.com 김현철 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 수소에너지소재연구단 지호일 박사팀이 금오공과대 최시혁 교수팀과 함께 전기와 수소를 동시에 만드는 연료전지의 성능을 2배로 끌어올렸다. 세라믹 연료전지 성능 향상의 핵심은 전지 속 전해질을 만드는 방법을 달리했다는 것이 핵심이다. 28일 KIST에 따르면 연구진은 세라믹 분말을 고온으로 가열해 고체덩어리로 뭉쳐 전해질을 만드는 과정에서 온도를 획기적으로 낮췄다. 이 전해질로 연료전지를 제작해 실험한 결과, 출력밀도가 기존 연료전지 대비 약 2배 향상된 950㎽/㎠를 기록했다. 지호일 박사는 "차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질을 향상시킴으로써 전지의 특성 향상과 공정 단순화를 가능하게 했다"며 "향후 프로톤 세라믹 전지의 상용화 진입을 앞당기고 수소경제 활성화에 기여할 것"이라고 말했다. 전력 생산과 수소 생산이 동시에 가능한 고체산화물 연료전지(SOC)는 고온을 견뎌야 하는 재료를 사용하기 때문에 생산비용이 높고, 장기간 고온으로 작동해 성능 저하가 일어나는 한계가 있다. 이에 산소이온 대신 수소이온을 전달하는 전해질로 만든 프로톤 세라믹 전지가 차세대 연료전지로 떠오르고 있다. 프로톤 세라믹 전지의 전해질은 1500도 이상의 고온으로 세라믹 분말을 뭉쳐 만드는데 이때 재료가 휘발되거나 분리돼 전해질 성능이 떨어진다. 연구진은 전해질 제작 과정의 온도를 낮추기 위해 전해질 소재를 합성하는 새로운 공정을 개발했다. 저온 합성을 통해 두 종류의 화합물이 혼합된 분말을 전해질로 제조했을 때, 뭉쳐지는 특성이 우수한 하나의 화합물로 합성되는 과정에서 첨가제 없이도 온도가 1400도로 낮아지는 것을 확인했다. 새로운 공정으로 합성된 프로톤 세라믹 전해질은 낮은 온도에서도 치밀한 막을 형성해 전지의 전기화학적 특성을 향상시켰다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 이렘이 강세다. 화재, 열폭주 위험이 없어 리튬 배터리를 대체할 차세대 전지로 불리는 바나듐 배터리 관련 사업이 부각된 것으로 풀이된다. 27일 오후 1시 7분 현재 이렘은 전 거래일 대비 4.67% 오른 2130원에 거래되고 있다. 이날 업계에 따르면 이렘이 지분을 보유한 엑스알비(XRB)가 일본에 상장된 글로벌 전해질 전문기업 R사와 성능을 획기적으로 향상한 바나듐 전해질 개발을 추진하는 것으로 확인됐다. 최근 국내 리튬 배터리 공장 화재에 따라 배터리 열폭주에 경각심이 다시 커지고 있다. 리튬 배터리 열폭주 현상은 순식간에 섭씨 1900도까지 온도가 치솟을 수 있으며 물로 끄기 어렵다. 또 재발화 및 유독 가스 유출 리스크도 존재한다. 반면 바나듐 배터리는 수계 전해질을 사용해 리튬 배터리의 치명적인 단점으로 꼽히는 화재, 열폭주 위험에서 자유롭다. 또 리튬이온 배터리 대비 출력이 두 배 가까이 높고 수명은 10배 이상 긴 것으로 알려졌다. 회사 측에 따르면 이번 기술 개발로 기존 바나듐 배터리 대비 에너지 밀도를 2배 가량 높이고 부피를 줄이는 기술을 적용해 전기차 충전소, 데이터센터, 친환경 선박 등에 전력 관리용 핵심 부품으로 활용될 전망이다. 현재 양사는 최종 스펙과 사업화 관련 사항 등에 대한 합의를 완료한 상태다. 앞서 자체 개발 바나듐 배터리로 세계 최대 출력 성능을 입증한 엑스알비는 기술력을 인정 받아 신재생발전 사업자 및 대형 빌딩, 데이터센터, 전기차 충전 사업자 등과 활발한 협의를 진행 중이다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 화학공학과 전상민 교수팀은 사람의 숨호흡 속에 섞인 습도만으로도 전기를 생산하는 발전기를 개발했다. 전상민 교수는 "이 발전기를 활용해 중환자나 산업 근로자 건강 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 마스크를 현재 개발 중"이라고 말했다. 이는 자연적으로 발생하는 에너지를 전기 에너지로 바꿔 수확하는 '에너지 하베스팅' 기술로, 탄소 배출을 줄이고, 에너지 효율성과 지속 가능성을 높이는 친환경 기술이다. 14일 POSTECH에 따르면, 이 기술로 만든 발전기가 상대습도 90%일때 1.2V의 전압과 2.8㎃/㎠의 전류밀도를 기록했다. 이는 기존에 비해 각각 2배, 10배 향상된 수치로 지금까지 학계에 보고된 것 중 최고 수준이다. 발전기 테스트에서는 가로 세로가 각각 6㎜ 크기의 발전기를 직렬로 5개를 연결했을때 축전기 없이도 디지털 계산기와 자외선(UV) LED를 작동시켰다. 발전기 제작때 들어간 소재는 청바지를 만들 때 많이 사용하는 색소인 프러시안 블루가 산화된 물질로 제작 비용이 비교적 저렴하다. 또 상온과 상압에서 전기화학적 반응을 일으킬 수 있다는 장점이다. 연구진은 수분 구동 발전기를 개발할때 전극을 바꾸는 방식으로 전력 출력값을 높이려는 기존 연구들과 달리 활성 물질에 주목했다. 활성 물질은 수분을 흡수해 이온이 쉽게 이동할 수 있는 환경을 만들고, 전기화학 반응을 촉진해 전력 생산 효율을 높인다. 연구진은 철과 시안화물 이온을 결합한 '베를린 그린'을 활성 물질로 사용해 수분 구동 발전기용 이중층 부품을 만들었다. 이 이중층 기반의 수분 구동 발전기가 수분을 흡수하자 시안화물 이온 층에 있는 나트륨 이온이 떨어져 나와 베를린그린 복합층으로 이동했으며, 이때 전자가 이동하면서 전기가 만들어진다. 또 이와 동시에 베를린 그린에 나트륨 이온이 삽입돼 베를린 그린이 프러시안 블루로 환원되면서 전기를 추가로 생산했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 수분 구동 발전기를 에너지 환경 분야 국제 학술지 중 하나인 '에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자