[인더스트리뉴스 이건오 기자] 이차전지 시장이 급성장하면서 미래 경쟁을 위한 투자도 더욱 가속화되고 있다. 특히, 차세대 배터리 상용화에 대한 기술 수준과 타이밍에 많은 관심이 모이고 있다. 현재 가장 많은 기대를 모으고 있는 것은 전고체 배터리다. 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체해 폭발이나 화재 가능성이 매우 적고 부피, 용량 측면에서도 유연하다는 장점을 갖고 있다.
전고체 배터리 개발은 국내에서도 활발하게 추진되고 있다. 2004년 설립된 티디엘(TDL)은 국내 전고체 배터리 분야에서 독보적인 기술 수준을 갖춘 기업으로 전고체 배터리와 전고체 배터리용 전해질 개발에 집중하고 있다. 최근 전해액 국내 최다생산, 글로별 시장점유율 4위 기업 엔켐(enchem)에 지분 인수되면서 시장 안착에 더욱 탄력을 받게 됐다.
본지는 티디엘 광주 본사를 찾아 생산 현장을 살피고, 김유신 대표를 만나 전고체 배터리 기술개발 현황과 성과, 경쟁력 강화 방안 등 다양한 내용을 들어보는 시간을 가졌다.
김 대표는 “전 세계에 벤처 붐이 일어나던 시기인 2004년 티디엘을 설립했다”고 언급하며, “처음 IT 사업으로 비즈니스를 시작해 혁신과 변화를 기반으로 디스플레이 분야 소재/부품 강소기업으로 발돋움하게 됐다. 지금은 새로운 시장인 전고체 배터리 분야에서 뛰어난 기술력과 제품의 안전성을 인정받고 있고 더욱 시장 경쟁력을 강화하기 위해 집중하고 있다”고 설명했다.
이어 “당사는 소재 합성, 인쇄, 코팅 적층 등의 차별화된 기술을 오랫동안 축적해왔다”며, “디스플레이용 광학필름 국산화, 자동차 및 산업용 면상발열체 개발, 차세대 이차전지인 전고체전지 양산화 시스템 구축을 이뤄냈다”고 부연했다.
최근 이차전지 산업 트렌드와 티디엘의 기술 경쟁력 강화 방향은?
티디엘은 (세라믹)고체전해질 중 산화물계 고체 전해질인 LLZO(Li7La3Zr2O12)를 개발 및 생산하고 있으며, 화학적 안정성으로 인해 수분 및 대기에서 매우 안정성이 뛰어나고 고전압에 활용할 수 있으며 높은 이온전도도(10-3S/cm)를 보여준다.
국내외에서 개발 및 생산 중인 고체전해질의 경우, 고상법(전통적 제조법)으로 합성해 가격경쟁력에서 취약한 부분이 있으나 당사 합성방식은 공침합성법(신규제조법)으로 대량생산 및 생산비용이 저렴하다는 특징이 있다.
한편, 높은 이온전도성으로 주목을 받는 황화물계 고체전해질의 경우, 오히려 전극과 계면에서 리튬과의 반응성으로 수분과 반응해 황화수소(H2S) 가스 발생의 취약한 안전성에 대한 단점을 갖고 있다. 또 음극집전체로 활용하는 구리에 부식반응을 일으키며, 전기화학적 범위가 작아 초기 충전시 전해질 분해 현상이 발생하는 단점이 있다. 아울러 가격경쟁력 부분에서도 산화물계 고체전해질 대비 가격이 월등히 높다는 단점이 있다.
당사는 기술 경쟁력을 더욱 보완하기 위해 한국생산기술연구원으로부터 이전된 기술을 바탕으로 고체전해질에 대해 Al, Al/Ga, Ga, Ta, Nb 등 다양한 도핑소재를 적용하는 신규기술을 개발했으며 고품질 기술개발 및 생산을 위해 끊임없이 노력하고 있다.
국내 유일의 전고체배터리 생산라인을 구축했다. 투자 배경과 현재 진행 사항은?
티디엘은 전남 광주에 본사를 두고 있으며 나주혁신도시와 인천 부평에 공장을 보유하고 있다. 실리콘, 은페이스트, 고분자, 산화물에 이르는 각종 소재의 합성 및 배합 기술을 기반으로 고체전해질, 전해질시트, 전고체배터리 등 다양한 형태의 제품을 생산하고 있다.
티디엘은 스스로의 한계를 두지 않는 것이 강점이다. 전해콘덴서용 부품기업 하남전자의 사내벤처로 출발한 당사는 사명 TDL(True Digital Leader: 디지털의 진정한 강자)로 알 수 있듯 IT 분야로 사업을 시작했다. 이후 디스플레이 분야 소재/부품에서 알루미늄캔 프레싱 필름제조를 시작으로 소재 합성, 인쇄, 코팅 적층 분야에서 차별화된 기술을 축적했다. 그 결과 디스플레이용 광학필름 국산화에 이어 자동차 및 산업용 면상발열체 개발 등 고부가가치 분야의 사업을 확장하며 내실을 다졌다. 무형의 결과물을 다루는 IT와 달리 실물을 직접 만드는 제조업의 중요성을 인식하고 나서다.
이러한 기술력을 바탕으로 차세대 이차전지 핵심 소재인 전고체배터리 분야에 뛰어들어 독보적인 기술개발과 안정적인 생산 시스템을 구축해 시장 개척에 나서고 있다.
현재 나주혁신도시에 연간 80MWh 규모의 생산라인을 구축하고 전고체전지(모델명: DUMU-6070150)를 양산하는 등 소부장 전문기업으로 위상을 강화했다. 이 같은 노력의 결실로 2022년 대한민국 지식재산대전 대통령상 수상 및 산업통상자원부장관상(2022 배터리산업 유공자포상) 수상의 주인공이 되기도 했다.
이와 관련해 인적구성, 시설 등을 어떠한 방식으로 관리하고 있나?
전고체배터리와 관련된 인적 구성은 박사급 2명, 석사급 10명 등 총 25명으로 연구개발과 생산에 집중하고 있다. 본사 소재의 광주, 전남지역 출신은 물론, 이차전지를 전공으로 하는 전국의 인력을 지속적으로 채용하고 있다. 특히, 전고체배터리 관련 인력은 이차전지 중에서도 매우 희소해 당사는 물론 모회사인 엔켐에서도 특별히 관리하고 있다.
관련 시설은 원재료, 완제품 모두 수분관리를 중점으로 관리되고 있다. 전고체배터리의 고품위 제품을 만들기 위해 원재료에서부터 만들어진 완제품까지 모두 완벽한 수분관리를 통해 최상급의 제품으로 유지시키려고 노력하고 있다. 특히, 저습조건을 유기하기 위해 드라이룸 및 저장고 노점(Dew Point)을 -40℃이하로 철저히 관리하고 있다. 노점은 이슬점이라고도 하는데 수증기가 이슬(Dew)이나 서리(Frost)로 응축되도록 공기를 냉각하는 온도를 말한다.
이차전지 관련 기관 및 기업과의 협업은 어떻게 이뤄지고 있나?
티디엘은 전고체배터리 분야에 있어 세계 최고 수준을 보유하기 위해 노력하고 있다. 그러나 중소기업이 기술개발을 원활하게 하기 위해서는 많은 도움이 필요하다. 정부와 지자체, 연구소, 학계와 연계해 시너지를 높일 필요가 있다. 당사는 한국생산기술연구원으로부터 최근 연구 트렌드와 자료 공유를 비롯해 사업계획서 작성 지원을 받기도 했고, 생기원 보유 장비를 통한 샘플 제작 등 실질적인 지원을 받았다.
특히, 2017년 이후 생기원으로부터 통상/전용실시권 등 총 26건의 전고체배터리 관련 기술이전으로 지금의 생산기술을 완성했다. 원천기술과 당사의 양산기술을 융합하는 과정이 쉽지 않았는데 김호성, 임진섭 박사의 도움이 극복에 큰 도움이 돼 감사 인사를 전한다. 앞으로도 기업에서 갖추기 어려운 장비나 접근하기 어려운 원천 기술개발에 있어 지속적인 소통과 공동 발전이 있기 바란다.
앞으로의 계획은?
티디엘은 핵심 소재·부품기업의 일원으로 관련 산업에서 가장 핵심적인 기술에 대해 지속적인 도전과 변화를 가져갈 것이다. 앞으로도 꾸준한 연구개발과 제품 양산화로 사회의 중요한 일원으로 자리매김하고 지역과 국가 발전에 기여할 수 있도록 노력하겠다.
