유시테크-이엔플러스, 차세대 그래핀 슈퍼커패시터 공동개발

슈퍼커패시터를 이용한 차세대 배터리 원천 기술을 보유한 유시테크놀로지(대표 김제은)가 '친환경 그래핀 배터리' 기술을 선도해가는 이차전지 제조기업 이엔플러스(대표 안영용)와 함께 차세대 그래핀 슈퍼커패시터 공동개발에 나선다.
유시테크놀로지는 지난 15일 이엔플러스와 그래핀 소재를 활용한 차세대 그래핀 슈퍼커패시터인 'xEV 및 ESS用 10Ah급' 이상 중대형 배터리 공동 개발에 관한 협약을 체결했다고 21일 밝혔다. 이엔플러스는 차세대 그래핀 슈퍼커패시터 개발을 위해 향후 2년간 120억원 규모의 그래핀 소재 및 액상 그래핀을 제공할 예정이다.
이에 따라 양사는 오는 11월 김천시에 독립형 태양광 가로등 64대를 조달 납품할 예정이다. 또 인도네시아 국영기업에 핵심부품을 제외한 현지 조립생산이 가능하도록 기술지원을 통해 연간 100억원 이상 가량의 수출을 앞두고 있다.
유시테크놀로지는 지난 2019년 슈퍼커패시터의 충방전 관리가 가능한 초기 단계의 에너지저장장치 UCP(Ultra Capacitors Pack)를 개발한 바 있다. 현재는 그래핀 슈퍼커패시터를 장착한 차세대 배터리(New Energy Pack) 핵심기술을 보유하고 있다. 기존 리튬계열 배터리를 대체할 수 있는 차세대 배터리를 장착한 각종 응용제품도 이미 상용화했다. 대표 제품으로는 조달 등록을 마친 완전 독립형 태양광 가로등 및 보안등에 들어가는 차세대 배터리 등이 있다.
슈퍼커패시터는 다른 이차전지에 비해 충·방전 횟수가 높아 수명이 길다. 리튬계열의 배터리의 충·방전 횟수가 3000회 내외인 반면 슈퍼커패시터는 최소 2만회 이상이기 때문이다. 또 온도의 특성이 좋으며 셀 자체의 폭발 위험이 적을뿐 아니라 순간적인 충·방전 속도가 다른 이차전지에 비해 월등히 빠른 게 장점이다.
문제는 낮은 에너지 밀도와 높은 가격 문제로 인해 이차전지로 상용화하는 것이 어려웠다는 점이다. 유시테크놀로지는 지난 3년여간 리튬계열 배터리의 에너지 밀도와 거의 동일한 수준(시험성적서 기준 280 Wh/Kg)의 그래핀 슈퍼커패시터 셀을 통해 응용제품의 특성에 따라 충·방전을 제어할 수 있는 IC회로를 개발했다. 이를 모듈화해 만든 2차전지도 상용화하는 데 성공했다.
유시테크놀로지 관계자는 "핵심기술인 IC회로기술과 이엔플러스가 제공하는 그래핀 및 배터리소재기술은 슈퍼 커패시터의 에너지 밀도를 획기적으로 높여 국내외 대기업이 생산하는 리튬 계열 배터리보다 성능이 뛰어난 차세대 이차전지를 생산할 수 있다"며 "전기차, 드론, 각종 가전제품 등 리튬이온 배터리를 사용하는 대부분의 이차전지 응용제품에 대체가 가능하다"고 전했다.
이외에도 차세대 배터리에서 사용하는 전자기 물리적 방식의 셀은 폭발 위험이 없으며 온도 사용 범위(-40℃~70℃) 역시 기존 리튬계열 배터리(-20℃~60℃)보다 광범위해서 덥거나 추운 지역에서도 문제없이 사용할 수 있다. 차세대 슈퍼커패시터 배터리가 개발되면 수 분 이내에 충전이 가능한 전기차와 1회 충전으로 1000㎞까지 주행이 가능한 전기차용 이차전지 생산이 가능할 것으로 기대된다.
강태경 이엔플러스 부사장은 "전기차 이외에도 최소 40분에서 1시간 비행 드론용 NEP, 10분 충전 보조 배터리용 NEP, UPS(비상전원공급장치)용 NEP, 휴대용/비상용/레저용 NEP 등도 내년 상반기 중 상용화하는 게 목표"라고 포부를 밝혔다.
[양연호 기자]