"궁극 소재로 전기차 상용화 앞장..용량·안전성 모두 잡겠다"

[과학계 프론티어③]선양국 한양대 교수,양극재 개발
20년 소재 연구 한우물..배터리 성능 획기적 개선

[이데일리 강민구 기자] “앞으로 3년 후에는 전기자동차의 주행거리, 가격 요소가 개선돼 내연기관과 동등하게 경쟁할 것으로 예상합니다. 한국도 시류에 뒤처지지 않도록 연구개발을 지속해야 합니다.”

전기차 전지 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 원천기술을 개발, 국내외 학계의 주목을 받고 있는 선양국 한양대 에너지공학과 교수는 이같이 전기차의 발전을 예상했다.

선 교수는 리튬이온전지와 차세대 이차전지 시스템을 연구해 온 연구자다. 쌍용정유, 삼성중공업 중앙연구소, 삼성종합기술원을 거쳐 2000년 한양대에 부임한 이래 전기차 핵심소재인 농도구배형 양극재 연구에만 20년 이상 몰두했다. 다수의 논문 작성, 원천 특허를 출원하고 국내외 자동차에 기술을 접목했다.

미국전기화학회 석학회원이자 글로벌 학술정보기관 클래리베이트 애널리틱스가 매년 발표하는 ‘논문의 피인용 횟수’ 기준 ‘세계 상위 1% 연구자’에 5년 연속 선정되면서 해외에서도 권위를 인정받고 있다.

선양국 한양대 교수는 이차전지 소재 분야 세계적 권위자로 통한다.(사진=한양대)

전지는 전기차에서 원가의 절반 이상을 차지하는 핵심 부품이다. 전지는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구성되며, 이 중 양극재는 주행거리를 높여 궁극적으로 가격 절감을 이끌 핵심 요소 중 하나이다.

전기차의 주행거리를 늘리기 위해 양극재에 쓰이는 니켈·코발트·망간(NCM) 중에서 니켈 함량을 높이기 위한 연구가 이뤄지고 있다. 니켈 함유량이 많으면 전지 용량이 커지기 때문에 주행거리를 높일 수 있다. 선 교수가 개발해 온 농도구배형 양극재는 중심부에 니켈 함량을 높이고, 코발트와 망간으로 이를 둘러 쌓아 에너지밀도를 높이는 방식을 이용한다.

선 교수가 개발한 방식은 실제 기아자동차의 니로 EV, 중국 베이징자동차그룹의 아크폭스, 현대자동차의 유럽 수출용 코나 EV에도 접목되며 가치를 인정 받았다.

농도구배형 양극재는 차세대 전지인 전고체전지에도 접목할 수 있다. 선 교수는 농도구배형 양극재를 리튬이온전지에 접목해 주행거리를 높이고, 전고체전지에 기술을 접목해 발화나 폭발 가능성을 낮추도록 내구성을 보완하고, 에너지밀도를 높이기 위한 연구를 진행중이다.

전기차는 아직 내연기관 자동차 대비 주행거리, 충전 등으로 상용화에 한계가 존재한다. 선 교수는 주행거리, 급속충전, 화재 방지 등의 문제를 해결해 정부 보조금 없이도 소비자가 내연기관과 동등한 위치에서 판단해 구매하는 시대가 3년내 올 것이라고 봤다.

선 교수는 “전기차의 가격, 주행거리가 획기적으로 개선돼 3년안에 내연기관 자동차와 비교해 경쟁력을 갖출 수 있을 것”이라며 “앞으로 양극소재를 지속적으로 개발하고, e모빌리티 현실화에도 기여하고 싶다”고 했다. 그러면서 “최근 정부의 ‘탄소중립 2050’ 정책 추진처럼 환경을 감안한 발전을 위해서라도 우수한 에너지 저장장치가 개발돼야 한다”며 “차세대 에너지저장장치 연구개발에 집중할 계획”이라고 덧붙였다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)