[ESG경제=이진원 기자] 국내외에서 전기차 배터리 화재 사고가 빈번하게 일어나면서 이러한 사고를 막는 기술에 대한 관심이 높아진 가운데 관련 기술 개발에 앞장서고 있는 미국 소재 기업 아스펜 에어로젤이 에너지부로부터 최대 6억7060만달러(약 9200억원)의 대출을 받으면서 투자자들의 주목을 받고 있다.
아스펜은 이 자금을 전기자동차 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있는 파이로신(PyroThin) 열 차단재 생산을 확충하기 위해 조지아주 레지스터에 짓고 있는 제2 에어로젤 제조 공장 건설 자금으로 쓸 예정이다.
회사 측은 이 공장이 완공된다면 연간 200만 대가 넘는 전기차에 파이로신을 공급할 수 있을 것으로 예상되고 있다. 이는 배터리 화재 위험이 있는 전기차 수가 그만큼 줄어들 수 있다는 뜻이다.
도널드 영 아스펜 CEO는 “에너지부 대출로 두 번째 에어로젤 제조 시설에 필요한 설비 투자금을 전액 지원받게 됐다”면서 “이는 급성장하는 당사의 열 차단재 사업이 파이로신 공급을 확장하는 데 핵심적인 역할을 할 것”이라며, 제2 공장에서 12억~16억달러(약 1.6조~2.2조원)의 매출을 올릴 수 있을 것으로 기대했다.
에너지부도 성명에서 “오늘 (아스펜에 대한) 대출 지원 발표는 청정에너지 미래를 구축하고 미국이 향후 예상되는 전기차 수요를 충족하도록 지원하겠다는 바이든-해리스 행정부의 약속을 강화하는 것”이라며 아스펜에 대한 대출 지원 배경에 전기차 안전도를 높여 전기차 보급을 확대하기 위한 목적이 깔려있음을 시사했다.
전기차 열폭주 막아주는 절연재 생산
아스펜은 매우 가벼우면서 단열성과 흡수성이 뛰어난 고체 물질인 에어로젤을 만드는 기술을 활용해 다양한 산업에서 쓸 수 있는 고성능 절연재와 관련된 제품을 개발 및 제조하는 회사다.
파이로신은 파우치나 프리즘형 리튬이온배터리 셀용으로 최초로 개발된 에어로젤 열폭주 방지 장벽이다. 이것은 일반적으로 두께가 1~4밀리미터이며 배터리셀 사이에 쌓을 수 있다. 자동차 제조업체와 차량에 따라 다르지만, 전기차에 이 기술을 적용하는 데 드는 비용은 300달러에서 1000달러(약 41만~137만원) 사이로 알려졌다.
기술 전문 매거진인 'MIT 테크놀로지 리뷰'에 따르면 아스펜의 에어로젤 제품은 뛰어난 열 절연 성능 때문에 석유와 가스, 건설, 발전소 등에서 주로 쓰이고 있지만, 도요타와 제너럴모터스(GM), 아우디 같은 자동차 제조사들도 자사 전기차의 화재 방지를 위해 파이로신을 구매하고 있다.
전기차의 성능과 기술은 빠르게 발전하고 있지만 배터리 폭발 및 화재 등의 안전성 문제는 여전히 제기되고 있다. 특히 리튬이온 배터리가 손상되거나 단락됐을 때 일어날 수 있는 배터리 열폭주 현상은 과열된 배터리셀이 다른 셀에 영향을 미쳐, 전기차 배터리 폭발을 야기할 수 있는 심각한 문제다.
아스펜에 따르면 자동차 제조업체가 에어로젤 단열재를 어떻게 사용하느냐에 따라 최소한 열 폭주 전파 속도를 늦춰 운전자가 차에서 내릴 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 또는 자동차 제조업체는 이 소재를 사용해 불량 셀을 가둘 수 있는 배터리를 설계할 수 있어 화재가 심각한 수준으로 번지는 걸 막을 수 있다고 한다.
국내에서도 열폭주 방지 기술 개발 잰걸음
국내에서도 전기차 배터리의 열폭주를 막기 위한 기술 개발이 한창이다.
코스닥 상장사인 방열소재 전문기업 나노팀은 열폭주 현상을 원천 차단할 수 있는 '열폭주차단패드' 양산을 준비 중이다.
'더벨'에 따르면 나노팀은 배터리 안전의 대명사격 지위를 다지면서 2030년까지 약 6000억원 가량으로 추산되는 관련 시장을 석권한다는 포부를 세우고 있다.
나노팀이 개발 중인 열폭주차단패드를 적용하면 주종인 NCM(니켈, 카드뮴, 망간) 리튬이온 전지의 최대 약점으로 지적되는 화재나 폭발 같은 안전성 리스크를 최소화할 수 있는 것으로 알려졌다.
전기차 화재를 예측할 수 있는 배터리 진단 기술도 나왔다.
한국과학기술원(KAIST)은 17일 보도자료를 통해 전기및전자공학부 권경하 교수와 이상국 교수 연구팀이 소량의 전류로 배터리의 상태를 정밀하게 진단하는 ‘전기화학 임피던스 분광법(EIS)’ 기술을 개발했다고 밝혔다.
전기화학 임피던스 분광법은 배터리에 전류를 흘리고, 내부의 임피던스(저항)를 측정해 성능과 상태를 평가하는 기술로 배터리의 충전 상태, 정상 작동 여부, 수명 등 다양한 요소를 확인할 수 있다.
그러나 기존 EIS 장비는 비용 및 복잡성이 높아 설치와 운영 및 유지보수가 쉽지 않다. 또한, 감도 및 정밀도 제약으로 수 암페어(A)의 전류 교란을 배터리에 인가하는 과정에서 배터리에 큰 전기적 스트레스가 가해지기 때문에 배터리의 고장이나 화재 위험을 증가시킬 수 있어 활용이 어려웠다.
이에 연구팀은 고용량 전기차 배터리의 상태 진단 및 건강 모니터링을 위한 소전류 EIS 시스템을 개발하고 입증했는데, 이 EIS 시스템은 낮은 (10mA) 전류 교란으로, 배터리의 임피던스를 정밀하게 측정할 수 있으며 측정 시 발생하는 열적 영향 및 안전 문제를 최소화한다고 한국과학기술원은 전했다.
정보 감사합니다.