“成層圈까지 飛行體 올려주는 二次電池技術… 世界最高水準이죠”[허진석의 톡톡 스타트업]

東亞日報
入力 2024年 3月 30日 01時 40分

허진석 記者

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高性能 배터리로 航空-防産市場開拓하는 ‘有뱃’
電極의 均一性 높여 革新… 陽極과 陰極 모두에 適用可能
“電氣 흐름 2倍假量 좋아져”
더 가볍고 오래 가는 배터리로… 航空 모빌리티 領域부터 開拓
“UAM-自動車市場까지 노릴 것”

이창규 유뱃 대표이사(오른쪽)와 이상영 부사장이 대전 유성구 본사 1층 제조 라인에서 이차전지 핵심 소재인 양극재 생산 공정 중 양극 활성물질을 균일하게 코팅하는 균일 후막 전극(TEP) 기술을 설명하고 있다. 대전=허진석 기자 jameshur@donga.com·유뱃 제공 — 李昌圭有뱃 代表理事(오른쪽)와 이상영 副社長이 大田儒城區本社 1層製造 라인에서 二次電池核心素材인 兩極財生産工程中兩極活性物質을 均一하게 코팅하는 均一厚膜電極(TEP) 技術을 說明하고 있다. 大戰=허진석 記者 jameshur@donga.com·有뱃 提供

二次電池는 自動車, 中大型 드론, 로봇 等 다양한 곳에 쓰이고 있고, 앞으로 都心航空모빌리티(UAM)와 宇宙航空等으로도 擴大될 展望이다. 電池의 效率과 安定性을 높이는 技術은 漸漸 더 重要해질 수밖에 없는 環境이다.

大田 유성구에 있는 有뱃(UBATT)은 二次電池의 核心部品인 電極을 均一하게 製造하는 技術로 電池의 效率을 높이는 源泉技術을 保有한 스타트업이다. 같은 전극재(活物質+挑戰재+바인더)를 使用하더라도 有뱃의 技術을 適用하면 電氣 흐름이 훨씬 빨라지고, 電氣 흐름이 良好한 兩極을 두껍게 만들어 오래가는 배터리를 製造할 수 있다.

26日大田本社에서 만난 李昌圭代表理事(52)는 “電極製造技術을 革新해 旣存電極에 비해 電氣 흐름을 2倍程度 빠르게 했다”며 “電氣 흐름을 向上시키는 技術로 에너지 密度를 높임으로써 부피와 무게는 작지만 出力과 容量이 相對的으로 큰 배터리를 製造하고 있다”고 했다.

작아도 性能이 좋은 배터리를 適用하기 가장 적합한 分野로 航空 모빌리티를 想定하고, 于先常用 및 軍用 드론 市場을 開拓하고 있다. 自動車用 배터리 市場은 向後 라이선스를 파는 方式으로 進出할 計劃이다.

● 電極을 均一하게 製造하는 技術

고출력이 필요한 헬기형 드론에 쓰이는 중국산 배터리는 유뱃 배터리에 비해 30%가량 더 무겁다. 대전=허진석 기자 jameshur@donga.com·유뱃 제공 — 高出力이 必要한 헬기型 드론에 쓰이는 中國産 배터리는 有뱃 배터리에 비해 30%假量 더 무겁다. 大戰=허진석 記者 jameshur@donga.com·有뱃 提供

有뱃은 大田本社 1層에 배터리 製造工場을 갖추고 있다. 自社가 保有한 技術로 陽極과 陰極을 生産해 敵陣을 探索하거나 武器를 搭載할 수 있는 軍用 드론의 배터리를 만든다.

二次電池의 兩極은 兩極財를 알루미늄 薄膜에 코팅해 만들고, 陰極은 陰極材를 九里薄膜에 코팅해 만든다. 이렇게 만들어진 陽極과 陰極 사이에 分離幕을 넣고 돌돌 말아서 電解液을 注入하면 圓筒形二次電池가 되고, 板子形態로 겹겹이 쌓아 電解液을 注入하면 파우치型二次電池가 된다.

有뱃은 電極을 均一하게 製造하는 方式에 ‘均一厚膜電極(TEP·Tunable Electrode Platform) 技術’이라는 이름을 붙였다. 兩極活物質은 리튬과 니켈, 망간, 코발트 等이 섞인 鑛物 가루다. 여기에 活物質들이 잘 結合할 수 있도록 바인더 成分을 넣고, 活物質까지 前者가 잘 移動할 수 있도록 해주는 挑戰재를 넣는다. 李代表는 “獨自技術로 開發한 添加劑로 電極構造를 制御(카본 도메인의 自己組立火)할 수 있는 것이 우리의 技術”이라며 “一般的인 方式으로 만든 電極이 굴곡진 國道라면 우리가 만든 電極은 高速道路인 셈”이라고 했다.

有뱃은 TEP 關聯特許 12件을 保有하고 있다. 祕密維持契約으로 具體的인 이름을 밝힐 수는 없지만 國內 및 글로벌 企業들과 技術檢證(PoC) 및 共同硏究開發을 여러 件進行中이다.

● 航空모빌리티에 ‘最適’… 擴張性 넓어

有뱃의 技術을 活用하면 同一한 전극재를 使用하더라도 高性能을 낼 수 있다. 같은 電池 무게라면 出力과 容量을 높일 수 있고, 같은 出力과 容量이라면 무게를 줄일 수 있는 것이다. 搜索이나 構造, 探知任務를 하는 드론의 境遇 이렇게 해서 늘린 飛行時間은 特定任務의 失敗와 成功을 가르는 關鍵이 될 수 있어 매우 重要한 要素다.

李代表는 “搜索이나 構造等安全이나 國防과 關聯된 業務에 適用할 技術을 國內企業인 우리가 保有하고 있다는 것에 적지 않은 自負心을 느낀다”며 “近來 방산용 배터리를 製造하던 業體들이 이스라엘과 러시아, 美國企業에 引受合倂돼 國內企業이 거의 남지 않은 狀態”라고 했다.

現在有뱃은 리튬메탈全紙 ‘스트라토스(STRATOS)’와 리튬이온電池 ‘트로포스(TROPOS)’의 開發 막바지에 있다.

스트라토스는 地球大氣成層圈(Stratosphere·地上 10∼50km 區間)의 英文名에서 따왔다. 電氣推進飛行體가 成層圈까지 到達하려면 우리나라의 境遇剛한 偏西風帶에 놓여 있어 450Wh/kg 以上의 에너지密度가 要求된다. 旣存 리튬이온電池 및 리튬메탈全紙(最大 400Wh/kg)로는 限界가 있다. 有뱃은 TEP 技術로 超高에너지密度(400∼600Wh/kg) 리튬메탈電池를 만들어 限界를 克服했다. 世界最高水準의 에너지密度를 가진 이 배터리는 올해 初美國消費者家電展示會(CES)에서 선보여 海外 여러 企業으로부터 技術檢證提案을 받았다.

리튬이온電池人 트로포스의 이름은 成層圈 아래인 對流圈(地上 0∼10km 區間)의 英文名에서 나왔다. 有無人航空機가 主로 運航되는 區間이다. 航空모빌리티 市場에 特化된 製品이라는 意味를 담았다.

有뱃의 技術은 여러 素材에 適用이 可能하다. 安定性은 높지만 容量이 낮은 리튬燐酸鐵(LFP) 兩極에 適用해 旣存對比 10% 以上性能을 向上했다. 실리콘이 包含된 陰極에 適用할 境遇 에너지 密度를 kg當 250Wh로도 높일 수 있다. 이는 리튬燐酸鐵 배터리를 旣存 삼원계(NCM이나 NCA) 배터리와 類似한 性能을 내도록 만들 수 있다는 意味다.

● 經營者와 技術者들의 만남

올 1월 미국 라스베이거스 소비자가전전시회(CES)에서 항공모빌리티용 고성능 배터리를 소개한 유뱃. 대전=허진석 기자 jameshur@donga.com·유뱃 제공 — 올 1月美國 라스베이거스 消費者家電展示會(CES)에서 航空모빌리티龍高性能 배터리를 紹介한 有뱃. 大戰=허진석 記者 jameshur@donga.com·有뱃 提供

李代表는 KAIST 化學工學學事學位를 받고 같은 大學에서 테크노MBA로 碩士學位를 받았다. 삼성물산과 어플라이드머티어리얼즈코리아, 포스코 等을 거쳐 創業을 두 次例 했다. 2016年以上英 연세대 化學生命工學科敎授(56·當時蔚山科學技術院·UNIST 敎授)와 鳶이 닿아 共同으로 有뱃을 創業했다. 副社長을 맡고 있는 이 敎授는 서울대 工業化學과 學事, KAIST 化學工學科碩士와 博士學位를 받았다. LG化學에서 배터리 硏究開發을 12年 한 뒤 學界로 옮겼다. 最高運營責任者人 김창현 專務(51)는 KAIST에서 學士와 碩博士學位를 받았고, 롯데케미칼에서 硏究開發을 12年 한 뒤 배터리 企業에 勤務하다가 2022年合流했다.

有뱃의 技術陣에는 이 敎授의 弟子들이 布陣해 있다. 創業 멤버이자 最高技術責任者人最近號理事(36)는 UNIST를 最優秀로 卒業했고 배터리 硏究經歷 14年, 배터리 關聯特許를 25個以上保有하고 있다. 崔理事가 開發한 超薄型 배터리 製造技術이 創業當時核心技術이었고, 그 技術을 발전시켜 TEP 技術이 完成됐다. 創業 멤버인 金正煥硏究所長(36) 亦是 이 敎授의 弟子로 배터리 關聯特許를 10個以上保有한 專門家다.

有뱃은 올해 下半期부터 製品量産을 本格化할 豫定이다. 本社隣近에 延面積 650餘坪의 建物을 確保해 生産施設을 擴大하고 있다. 李代表는 “擴張可能性이 넓은 TEP 技術을 바탕으로 다양한 需要에 맞춘 高性能 배터리를 高度化할 計劃”이라며 “航空 모빌리티 分野에서 UAM에 쓰일 大容量 배터리는 勿論自動車用超高에너지密度 배터리 市場에도 進出할 것”이라고 했다.

大戰=허진석 記者 jameshur@donga.com

#高性能 배터리 #有뱃 #二次電池技術