특수 알루미늄을 다루는 소재 전문 업체 아라미스(Alamis)가 리튬이온 배터리 분리막(LiBS) 코팅용 판상 알루미나(산화알루미늄) 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. 국내에서 분리막 코팅용 핵심소재가 개발된 것은 이번이 처음이다. 일본 스미토모가 장악하고 있는 분리막 코팅 소재 시장에서 수입 대체 효과를 기대할 수 있을 전망이다.

분리막은 양극과 음극이 서로 맞닿지 않게 막아주는 역할을 한다. 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등으로 만든다. 리튬이온이 양극과 음극을 오가며 전기를 사용하고 충전할 수 있도록 해주는 코팅이 필수다. 동그란 모양의 구상 알루미나를 주로 썼다.

아라미스가 개발한 판상 알루미나는 구상 알루미나보다 크기가 작고 구조가 단단한 것이 특징이다. 두께가 평균 50나노에 불과하다. 구상 알루미나의 경우 평균 170나노로 판상 알루미나보다 두 배 이상 크다. 그만큼 분리막을 더 얇게 만들어 양극과 음극을 더 넣을 수 있다. 배터리 에너지 밀도를 높이는 것이 가능하다.

단단한 구조도 장점이다. 양극과 음극을 확실히 차단할 수 있어 안정성이 높아진다. 틈이 촘촘해져 리튬이온이 빠져나갈 공간이 줄어들 수 있을 것을 대비해 다양한 두께와 구조의 판상 알루미나를 준비 중이다. 순도를 99.9%에서 99.99% 이상으로 높이는 연구·개발(R&D)이 진행되고 있다. 최근엔 판상 알루미나에 침상(바늘 모양) 알루미나를 섞어 만든 코팅재까지 개발했다.

김충수 아라미스 대표는 "성능 평가와 상용화를 대비해 다양한 판상 알루미나 개발에 성공했다"며 "주요 배터리 셀·분리막 업체를 대상으로 샘플 공급을 준비 중"이라고 말했다.

또한 "분리막 코팅재는 일본 스미토모가 전 세계 시장의 60%, 나머지도 중국, 독일 업체가 차지하고 있다"며 "국산화가 이뤄지면 상당한 수입 대체 효과를 기대할 수 있다"고 덧붙였다. 분리막은 양극재, 음극재, 전해액과 함께 배터리 4대 핵심소재로 꼽힌다. 배터리 총 원가의 20% 내외를 차지해 양극재(40% 내외) 다음으로 가장 높은 비중을 가진다.

2015년 8월 설립된 아라미스는 2018년 11월 민간주도형 기술창업지원(TIPS) 과제(2차전지 분리막 강화를 위한 고순도 나노 ⍺-판상알루미나개발)에 선정됐다. 올해 11월 개발 완료를 앞두고 있다. 2018년 12월 프리 시리즈A 투자 라운드에서 마그나인베스트먼트로부터 5억원을 조달했다. 지난해 매출은 5억원, 올해 목표는 15억원이다.

내년 파일럿 생산 라인을 마련할 계획이다. 2022년 연산 40톤, 2025년 연산 1000톤 규모의 양산 라인 구축이 목표다.

이수환 기자 다른기사 보기