건식 전극 기술, 배터리 산업의 미래를 열다
연세대학교와 LG에너지솔루션(이하 LG엔솔)이 차세대 배터리 기술로 주목받는 건식 전극의 상용화에 한 발짝 다가섰습니다. 이들은 공동 연구를 통해 건식 전극 제조 과정에서 발생하는 기술적 어려움을 분석하고, 이를 해결할 수 있는 실질적인 방안을 제시했습니다. 배터리 산업에서 건식 전극은 생산 비용을 줄이고 효율성을 높이는 핵심 기술로 평가받고 있으며, 이번 성과는 전기차 시장과 에너지 저장 시스템의 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 보입니다. 특히, 기존 습식 공정의 한계를 넘어서는 이번 연구는 배터리 제조 공정의 혁신을 예고합니다.
2025년 3월 10일, 두 기관은 이 연구 결과를 공식적으로 발표하며 건식 전극 상용화의 가능성을 높였습니다. 연구팀은 제조 공정과 전기화학적 성능을 세부적으로 분석해 배터리 성능을 향상시키는 중요한 화학적 요소를 밝혀냈습니다. 이러한 노력은 단순히 기술적 난제를 해결하는 데 그치지 않고, 대량 생산을 위한 실질적인 기준을 제시했다는 점에서 의미가 큽니다.
습식 공정과 건식 공정, 무엇이 다를까
현재 배터리 제조에서 널리 사용되는 습식 공정은 전극 활물질, 도전재, 바인더를 용매와 혼합해 슬러리 형태로 만든 뒤 금속 포일에 코팅하는 방식입니다. 이후 용매를 증발시키기 위한 건조 과정이 필요하며, 이 과정에서 상당한 시간과 비용이 소요됩니다. 반면, 건식 공정은 용매 없이 활물질과 도전재, 바인더를 고체 파우더 형태로 혼합해 전극을 제조합니다. 건조 과정이 생략되므로 에너지 비용을 줄이고 생산 속도를 높일 수 있다는 장점이 있습니다.
건식 전극은 이러한 장점 덕분에 차세대 배터리 기술의 핵심으로 떠올랐습니다. LG엔솔은 이미 2024년 말 오창 공장에 건식 전극 파일럿 라인을 구축했으며, 2028년부터 이 기술을 적용한 제품을 시장에 선보일 계획입니다. 연세대와의 협력은 이러한 계획을 한층 더 구체화하고 실현 가능성을 높이는 데 기여했습니다.
건식 전극 상용화의 난제와 해결 방안
건식 전극이 상용화되기 위해서는 몇 가지 기술적 과제를 해결해야 합니다. 대표적으로 전극의 균일성을 확보하는 문제와 후막 전극 기술의 개선, 대량 생산을 위한 수율 확보가 있습니다. 연세대와 LG엔솔 연구팀은 이러한 문제를 제조 공정과 전지 성능 관점에서 분석하며 근본적인 원인을 규명했습니다. 특히, 건식 전극의 전기화학적 성능을 단위 프로세스별로 정밀하게 조사해 상용화의 걸림돌을 제거하는 데 성공했습니다.
연구를 이끈 연세대 이상영 교수는 이번 성과에 대해 "건식 전극 기술의 난제를 명확히 파악하고, 실험실 수준을 넘어 대량 생산으로 나아갈 수 있는 방향을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다"고 밝혔습니다. 또한, LG엔솔의 김제영 최고기술책임자(CTO)는 "건식 전극은 제조 비용 절감과 생산 효율성을 극대화할 수 있는 기술로, 글로벌 시장에서 경쟁력을 강화하는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 강조했습니다.
전기차 배터리 시장에서의 의미
전기차 시장이 빠르게 성장하면서 배터리 기술의 혁신은 필수적인 과제로 떠올랐습니다. 건식 전극 기술은 전기차 배터리의 에너지 밀도를 높이고 제조 비용을 낮춰 소비자에게 더 나은 제품을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. LG엔솔은 이번 연구를 바탕으로 중국 등 경쟁국의 추격을 따돌리고 시장 선도 기업으로서의 입지를 더욱 공고히 할 계획입니다.
뿐만 아니라, 건식 전극은 탄소중립 목표를 달성하는 데도 기여할 수 있습니다. 습식 공정에서 발생하는 용매 사용과 건조 과정에서의 에너지 소모를 줄임으로써 환경 부담을 최소화할 수 있기 때문입니다. 이는 전기차 산업뿐 아니라 에너지 저장 시스템(ESS) 분야에서도 긍정적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다.
연세대와 LG엔솔의 산학 협력, 그 성과와 전망
연세대와 LG엔솔은 이전부터 배터리 기술 개발을 위해 긴밀히 협력해 왔습니다. 2022년에는 자동차전지 기술개발 프로그램 운영을 위한 협약을 체결하며 실용 기술 분야에서의 협력을 확대했습니다. 또한, 실리콘 음극재와 같은 차세대 소재 연구에서도 괄목할 만한 성과를 내며 배터리 산업의 미래를 준비하고 있습니다.
이번 건식 전극 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 진행되었으며, 그 결과는 배터리 제조 공정의 패러다임을 바꿀 가능성을 보여줍니다. 연세대는 학문적 기반을 제공하고, LG엔솔은 산업 현장의 노하우를 결합해 시너지를 창출했습니다. 앞으로도 두 기관은 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 기술을 선도할 것으로 보입니다.
미래 배터리 산업을 향한 첫걸음
건식 전극 기술의 상용화는 배터리 산업의 판도를 바꿀 중요한 전환점이 될 것입니다. 연세대와 LG엔솔의 이번 연구는 단순히 기술적 진보를 넘어, 전기차와 에너지 저장 분야에서의 실질적인 변화를 이끌어낼 기반을 마련했습니다. 2028년 LG엔솔의 건식 전극 제품 출시를 앞두고, 이 기술이 시장에 어떤 영향을 미칠지 주목됩니다.
배터리 산업은 앞으로도 끊임없는 혁신을 요구받는 분야입니다. 연세대와 LG엔솔의 협력은 이러한 요구에 부응하며, 글로벌 시장에서 한국의 위상을 높이는 데 기여할 것입니다. 이번 성과를 발판으로 차세대 배터리 기술이 더욱 빠르게 발전하기를 기대합니다.