케이지에이, ‘차세대 고체 전해질 소재’ 개발 개시…“우주·항공·방산용 전고체 배터리 적용”

[이데일리 박정수 기자] 삼성스팩9호(468510)와 합병을 추진 중인 케이지에이(KGA)가 한국세라믹기술원으로부터 ‘우주항공방산용 에너지 세라믹 소재 개발 지원 사업’에 선정돼 전고체 배터리용 산화물계 핵심 소재 개발을 본격적으로 추진한다고 24일 밝혔다.

케이지에이가 개발하는 ‘고안전성 산화물 전고체 세라믹 소재’는 전고체 배터리의 핵심 원료인 ‘고체 전해질’ 제조에 필수적으로 사용되는 차세대 소재다. 기존 액체 전해질 기반의 이차전지가 갖고 있던 발화 및 누액 문제를 근본적으로 해결할 수 있어, 높은 안정성을 요구하는 차세대 배터리 시장에서 주목받고 있다.

해당 소재는 △비가연성 △이온 전도성 △기계적 강도 △보관성 등에서 우수한 특성을 지닌다. 특히 전기차(EV), 에너지저장장치(ESS), 항공우주 및 방산 등 첨단 미래 산업에 폭넓게 적용할 수 있으며, 휴머노이드 로봇 등 소형 배터리가 많이 사용되는 분야에서도 뛰어난 성능을 발휘할 것으로 기대된다.

전고체 배터리는 극한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다. 우주는 극심한 온도 변화, 진공 상태, 방사선, 미세 중력 등 혹독한 환경을 지니고 있어, 기존 액체 전해질 배터리는 저온에서 동결되거나 고온에서 폭발할 위험이 크다. 또한, 방사선에 노출될 경우 전해질 분해 및 전극 열화가 발생할 가능성이 있다.

같은 전고체 배터리라도 산화물계 고체 전해질은 황화물계 전해질과 달리 공기 중 수분과 반응하지 않아 독성 부산물인 ‘황화수소’의 발생 위험이 없으며, 이로 인해 우주선·잠수함 등 밀폐된 환경에서도 더욱 안정적으로 사용할 수 있다.

케이지에이는 이번 소재 개발과 함께 양산을 위한 전용 장비 개발에도 나설 계획이다. 장비 개발이 완료되면 케이지에이의 전고체 배터리 공정 장비 포트폴리오는 한층 확대되며, 이를 통해 시장 경쟁력이 한층 강화될 것으로 회사 측은 전망하고 있다.

케이지에이는 내년까지 프로토타입 제작 및 성능 인증을 완료하고, 파일럿 생산 라인 가동 및 초기 고객사 확보에 나설 계획이다.

케이지에이 관계자는 “당사는 소재 사업에 직접 진출하기보다는 소재 개발에 먼저 성공한 뒤, 이를 대량 생산할 수 있는 전용 장비를 개발하기 위해 이번 사업을 추진하게 됐다”며 “어느정도 성과가 확인되면 이를 바탕으로 글로벌 셀메이커 및 완성차 업체들을 대상으로 영업활동을 적극 전개할 것”이라고 설명했다.