과기정통부, 비상경제장관회의서 '3대 주력기술 초격차 R&D 전략' 발표 정부가 반도체·디스플레이·차세대전지 등 우리나라 3대 주력 기술 분야에서 이른바 '초격차'를 확보하기 위한 미래 핵심기술 100개를 선정하고 중점 확보에 나선다. 과학기술정보통신부는 6일 오전 비상경제장관회의에서 이런 내용의 '3대 주력기술 초격차 R&D전략'을 관계부처 합동으로 발표했다고 밝혔다. 이번 전략은 지난 2월 정부가 발표한 '신성장 4.0 전략'의 세부 계획으로 마련됐다. 이들 3개 분야는 경제 버팀목이자 시장이 크게 성장할 것으로 전망되는 기술군으로 민관 협업 기반 선제적 R&D 투자가 시급한 상황이라고 과기정통부는 설명했다. 이에 지난해부터 세 분야별 산학연 전문가로 구성된 태스크포스(TF)팀을 운영해 이번 계획을 마련했다고 과기정통부는 덧붙였다. 우선 반도체 분야에서는 민간 전문가와 함께 수립한 반도체 미래 기술로드맵을 바탕으로 45개 핵심기술을 선정하고 이를 집중 지원한다. 차세대 소자 부분에서는 저전력에서 초고속·고집적도를 만들 수 있고 기존 시모스(CMOS) 공정과 호환할 수 있는 강유전체·자성체·멤리스터 소재 기술을 개발한다. 시스템 반도체
한국전기연구원 김병곤 박사팀, ‘1차원 중공 코어-다공성 쉘 탄소 나노섬유’ 개발 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 김병곤 박사팀의 리튬금속전지 관련 연구결과가 높은 수준을 인정받아 국제 저명 학술지에 표지논문으로 게재됐다. 기존 리튬이온전지가 흑연 음극에 리튬 이온을 탈·삽입해 에너지를 내는 구조라면, 리튬금속전지는 부피가 크고 무거운 흑연을 사용하지 않고, 리튬금속 자체를 음극으로 사용하는 전지다. 리튬금속 음극은 흑연 음극(372mAh/g)과 비교해 이론상 저장용량이 10배 이상(3860mAh/g) 높아 전기차나 에너지저장장치(ESS) 등 대용량 전지가 필요한 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고, 충·방전 시 리튬금속을 효과적으로 저장하지 못하면 리튬이 나뭇가지 모양으로 성장하는 일명 ‘수지상 결정(dendrite)’이 형성돼 점점 부피가 커지는 문제가 발생한다. 이는 전지의 수명 저하와 내부 단락에 따른 화재·폭발 사고로 이어질 수 있다. 이를 해결하기 위해 KERI가 개발한 기술은 ‘중공 코어(Core) 다공성 쉘(Shell) 구조의 탄소 나노섬유’다. 먼저 ‘중공 코어’ 부분에는 리튬 친화성 물질인 ‘금’ 나노
헬로티 이동재 기자 | 한국전기연구원(이하 KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발한 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’이 대주전자재료에 기술이전됐다. 황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽다는 장점이 있으나, 주원료인 황화리튬 가격이 비싸고, 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 ‘볼밀법’을 사용하는 단점이 있다. 이러한 이유로 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며 100그램 당 가격이 수백만원에 달했다. KERI의 기술은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 ‘공침법’이라는 간단한 용액 합성 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산한다. 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이온배터리용 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 저렴
헬로티 이동재 기자 | 한국전기연구원(이하 KERI) 차세대전지연구센터 김병곤 박사가 리튬금속전지용 고효율 리튬 저장 기술을 개발했다. 관련 논문은 저명 국제학술지에 게재됐다. 기존 리튬이온전지는 흑연으로 이루어진 음극에 리튬 이온을 삽입해 에너지를 내는 구조로, 스마트폰과 노트북 등 전자기기의 전력원으로 널리 사용되어 왔지만, 흑연 자체의 무게와 부피로 인해 높은 저장 에너지를 확보하는 데에 한계를 가지고 있었다. ‘리튬금속전지’는 리튬금속 자체를 음극으로 사용하는 전지다. 리튬금속 음극은 기존 흑연(372mAh/g) 음극과 비교해 이론상 저장용량이 10배 이상(3860mAh/g) 높아 전기차 등 대용량 전지가 필요한 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 하지만 리튬금속 역시 충·방전을 거듭할수록 나뭇가지 모양의 수지상 결정이 형성되어 부피가 커지고, 전지의 수명 저하와 화재·폭발 등의 위험성으로 이어진다는 치명적인 문제를 가지고 있다. KERI 김병곤 박사는 리튬 친화성 물질인 ‘금’ 나노 입자가 내부에 소량(무게 비 1%) 포함된 ‘코어-쉘(Core-Shell)’ 구조의 ‘탄소 나노 파이버’를 제작했고, 코어 내부에 리튬을 선택적으로 저장함으로써 리튬 전·탈
헬로티 이동재 기자 | 한국전자기술연구원(이하 KETI)은 전고체전지 핵심 소재인 황화물계 고체전해질의 황화수소 가스 발생량을 저감하는 소재 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 전고체전지는 기존 리튬이온전지의 양극과 음극 사이를 채우고 있는 액체 전해질을 고체로 바꾼 전지로서, 폭발 위험이 없어 안전하면서도 기존 전지에 비해 에너지 밀도가 높아 차세대 전지로 주목받고 있다. 고체전해질을 구성하는 핵심 소재로는 폴리머·황화물·산화물 등이 있지만, 그중에서도 연성이 크고 이온 전도도가 높은 황화물계 고체전해질이 고용량 대형 전지 제조에 적합한 것으로 평가받는다. KETI 차세대전지연구센터에서 개발한 소재 기술은 고체전해질에 제올라이트 나노입자를 소량 첨가·합성함으로써 황화수소 발생을 감소시키는 것이 핵심으로, 대기 내 수분과 황화수소 가스를 동시에 흡착하는 제올라이트의 특성을 활용했다. 황화물계 고체전해질은 수분에 대한 반응성이 높아 유해가스인 황화수소가 발생한다는 단점이 있고, 결국 전지 성능 저하 및 전지 제조 공정에서 취급을 어렵게 하는 걸림돌로 작용해왔다. 본 기술을 적용하면 대기 노출 시에도 황화수소 발생량이 1/3 수준으로 감소되어 전해질 소재의 열화를
[첨단 헬로티] 산업교육연구소가 1월 22일(화) 서울 여의도 신한금융투자빌딩 신한WAY홀에서 ‘2019년 2차전지/차세대전지(소재) 실태 및 개발방향과 상용화 세미나’를 전고체전지 중심으로 개최한다. 산업계에서는 포스트반도체 찾기가 한창인 가운데 2차전지가 4차 산업혁명 이후 ‘산업의 쌀’로 떠오른 반도체의 바통을 이어받을 것이라는 기대가 커지고 있다. 이러한 현상은 전기차 시장 급성장세가 원동력으로서 글로벌 전기차 시장은 2018년에 450만대에서 2025년이면 2200만대 규모로 늘어날 것으로 전망되고 있다. 현재의 주류인 리튬이온전지는 기술적 진화의 한계에 도달하여 고비용, 불충분한 에너지 밀도, 긴 충전시간, 짧은 사이클 수명, 안전성 등의 문제에 대한 지속적 대처가 진행되고 있는 가운데 전고체전지, 리튬금속전지, 리튬황전지 등 3개 차세대전지 중에서 리튬이온전지에 필요한 전해액과 분리막을 없애고 이 공간에 에너지밀도가 더 높은 물질을 집어넣은 전고체전지가 대표적인 차세대전지로 떠오르고 있다. 이번 세미나에서는 2019년 리튬이차전지 시장 전망과 주요업체의 차세대전지(소재) 기술개발 방향과 전기차용 리튬이차
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