[영상] [일렉 스타트업] 베터리얼, 배터리 성능 획기적으로 높일 CNT 도전재 소재‧장비 개발
[영상] [일렉 스타트업] 베터리얼, 배터리 성능 획기적으로 높일 CNT 도전재 소재‧장비 개발
  • 장현민 PD
  • 승인 2020.12.22 20:27
  • 댓글 0
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<자막원문>

한: 오늘 일렉스타트업 시간입니다. 이수환 차장 모셨습니다. 안녕하십니까.

이: 안녕하세요. 이수환입니다.

한: 저희 일렉스타트업 이 코너가 나쁘지 않은 호응을 얻고 있어요. 왜냐하면 반도체나 디스플레이나 배터리 쪽에 스타트업들. 특히 배터리 쪽이 요즘에 스타트업이 많은데. 저희가 몇 군데 업체를 소개하면 여러 가지 해당 업체로, 영상을 본 VC(벤처캐피탈)라든지 잠재적 투자자들이 연락을 한다든지 이런 경우들이 많이 있어서 일렉스타트업에 대해서 조금 더 양을 늘려야 되지 않나. 이런 생각도 드는데. 오늘은 배터리 쪽입니다. 베터리얼(Betterial).

이: 베터리얼(Betterial)은 ‘Battery’가 아니구요. ‘Better’라는 뜻입니다. ‘Better+Materials’의 합성어죠. ‘더 좋은 재료’ 이런 뜻이죠.

한: 한국말로 언어유희라고 해야 됩니까. 한글로 쓰면 베터리얼. 베터리얼의 ‘베터리’도 ‘‘ㅐ’가 아니고 ‘better’니까 이걸 적으려면 better의 be가 ‘ㅐ’가 아니고 ‘ㅔ’여야 되는데 말이죠. 아무튼 여기는 탄소나노튜브(CNT) 도전재와 장비기술을 갖고 있다. 도전재. 도전재가 뭘 하는 겁니까?

이: 우스갯소리로 언어유희를 얘기하셨으니까. ‘도전합시다!’의 그 도전은 아니구요. 도전재라는 건 말 그대로 전기전도성을 가진 물질이라는 뜻이죠.

한: 전기를 통하게 하는.

이: 전기를 통하게 하는. “그럼 이 도전재를 왜 쓰느냐”라고 하면 우리가 양극재·음극재 할 때 양극 활물질에 NCM이든 NCMA든 이걸 얘기하는 거고 음극 활물질은 흑연 혹은 실리콘을 더한 실리콘흑연 이정도로 얘기를 하잖아요?

한: 잠깐만. 음극재랑 음극 활물질이랑 다른 겁니까?

이: 좀 더 세부적으로 디테일하게 들어갔다고 보면 됩니다. 모집의 대상을 얘기하는 건데. 음극 안에는 크게 네 가지가 있죠. 양극도 마찬가지입니다. 크게 네 가지가 있죠. 음극 집전체, 도전재, 바인더, 음극 활물질 이렇게 있고 양극도 마찬가지겠죠. 양극 활물질, 양극 집전체, 바인더, 도전재.

한: 듣다 보니까 제가 궁금한 걸 계속 질문을 할 텐데. 보통 양극재라고 하면 NCM, NCMA 이렇게 얘기하잖아요? 니켈, 코발트, 망간 이런 물질이 양극 활물질이라고 하는 거고. 바인더. 바인더는 우리 말로 뭐라고 얘기해야 됩니까?

이: 그냥 접착제라고 보시면 돼요. 접착제.

한: 그리고 집전체.

이: 요즘 동박 얘기를 많이 하지 않습니까? 동박은 말그대로 얇은 ‘구리호일(copper foil)’을 얘기하는 거고 그게 집전체. 그러니까 집전체 위에 아까 얘기하신 활물질, 도전재, 바인더가 위에 발라져있는 거죠.

한: 말하자면 우리가 맨날 얘기하는 배터리 4대 핵심요소. 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 이렇게 되어 있는데. 양극과 음극은 다시 세부적으로 보면 그렇게 활물질로 나뉘어 있다는 건데. 집전체는 동박을 쓴다구요?

이: 음극은 동박을 쓰구요. 양극은 알루미늄을 씁니다. ‘동박, 알박’이라고 할 때 알루미늄하고 동박을 나눠서 쓰는 거죠.

한: 저희가 예전에 배터리 공정에 대해서 설명한 영상도 있을 텐데. 위에 띄워주시면 좋을 것 같고. 지금 그 집전체 위로 활물질하고 바인더하고 도전재를 믹싱을 하는 거죠?

이: 섞긴 섞는데 일단 도전재가 왜 필요하냐면 활물질 자체가요. 전기전도성이 낮은 물질이에요.

한: 전기전도성이 있는 도전재와 활물질 그리고 접착력이 있는 바인더를 섞어서 집전체에 바른다.

이: 그 공정을 저희가 여러 번 말씀드렸지만 믹싱 공정. 믹싱 공정 뒤에는 반드시 전극 공정이 따라붙게 되는 거죠.

한: 길게 돌아왔습니다. 다시 얘기를 하면 베터리얼은 CNT 도전재를 만드는 회사. 그전에 베터리얼이 CNT 도전재를 만든다고 한다면 기존 도전재는 뭘 썼습니까?

이: 카본블랙을 썼습니다.

한: 카본블랙. 카본블랙을 우리 말로 하면 뭐라고 하죠?

이: 그냥 쉽게 얘기하면 ‘검댕(black carbon)’이라고 할까요. 검댕인데 이것도 결국엔 탄소에요. 탄소가 전기를 전도하는 특성을 가지고 있기 때문에. 우리가 카본블랙을 썼는데. 카본블랙보다 당연히 CNT는 탄소의 원형. 나노 형태로 되어 있는 원통형 물질이니까요. 전기전도성이 더 좋아요. 당연히 카본블랙보다 덜 쓸 수 있겠죠.

한: 덜 쓸 수 있다. 가격을 낮출 수 있겠네요.

이: 그렇죠. 원래 이제 지금도 CNT는 예전에 비해서 가격이 많이 저렴해지긴 했어요. 그래도 카본블랙보다는 비싸요. 비싸기 때문에 이걸 카본블랙을 대체해서 CNT를 쓰게 되면 전기전도성을 높이면서도 도전재 자체를 덜 쓸 수 있게 되고. 도전재를 덜 쓴다는 얘기는 바인더가 그만큼 덜 들어간다는 얘기죠. 바인더도 가격이 만만치 않다고 하더라구요.

한: 전기가 더 잘 통합니까?

이: 전기가 잘 통하죠. CNT 특성이 훨씬 전기가 잘 통하는 특성이죠.

한: 그러니까 조금만 있어도 된다.

이: 그리고 조금만 써도 되는 대신에 남는 공간에 1~2%라도 양극재를 더 쓰게 되면 그만큼 에너지밀도를 높일 수 있겠죠.

한: 그러면 카본블랙을 쓰지 말고 다 CNT 도전재를 쓰면 되지 않습니까?

이: 이론적으로는 그런데 연구·개발하는 게 다 그렇지 않겠습니까? 문제가 있어요. CNT 자제가. 이게 CNT는 서로가 서로를 끌어당기는 힘이 굉장히 강한, 응집력이죠. 이게 굉장히 강한 물질이에요. 이게 골고루 퍼져야 코팅도 잘되고 전기도 잘 퍼질 거 아닙니까.

한: 그러니까요. 우리가 찰밥으로 볶음밥을 해 먹기 쉽지 않잖아요. 필리핀이나 이런 곳에 가면 볶음밥을 할 때도 풀풀 날아다니는 쌀로 해야 중간에 간도 잘 배는데. 진밥으로는 힘들거든요. 근데 지금 약간 진밥 같다는 의미인 거죠?

이: 이제 뭉치게 되니까 이게 문제가 좀 생기고. 뭉치는 특성을 해결하기 위해서 분산액을 씁니다. 이런 것들을 믹싱 공정에 활물질 넣죠. 바인더 넣죠. 도전재 넣죠. 분산액을 넣고 슬러리를 만들어 줍니다. 슬러리를 만들어주고 아까 말씀하신 대로 집전체, 양극이든 음극이든 집전체 위에 발라주게 되죠. 바른 상태에서 전극 공정이 시작이 되는데. 그걸 롤프레스로 압력을 가해주고 또 열을 가해주면서 고로를 통해서 말려 들어 가게 됩니다. 근데 이 과정에서 분산제가 증발이 되면서 도전재를 잘 풀어줬어야 되는 역할이 틀어지게 돼서 카본 나노튜브 CNT가 활물질에서 삐쳐나오는 그런 문제가 발생한다고 하더라구요.

한: 배터리를 만들 때 수율에 문제가 있다는 얘기인 거군요.

이: 그렇죠. 일단 불량률이 발생하게 되는 문제가 있다 보니까 CNT를 쓰더라도 굉장히 약간 쓰거나 아직까지는 전면적으로 쓰고 있지는 못하는 상황입니다.

한: 그러면 지금 베터리얼이라는 이 회사는 그런 여러 가지 도전과제들을 해결했다고 하니까 지금 회사를 차렸겠죠?

이: 본인들이 주장을 하는 건데요. 일단 CNT는 반드시 분산제를 써야 됩니다. 분산제를 써야 되는데. 문제는 이 분산제를 얼마만큼의 양을 어느 정도의 압력으로 얼마나 뿌려줘야 되는지도 사실 관건이에요. 어떻게 분산제를 뿌려주느냐에 따라서 CNT가 잘 퍼질 수도 있고 오히려 더 응집력이 더 강해지는 경우도 있고. 여러 가지 특성들이 달라질 수 있거든요. 본인들은 이 분산제를 뿌려주는 장비. 본인들 얘기로는 “인공지능(AI) 기술을 이용해서 최적의 분산제를 뿌려주는 알고리즘을 획득했다”는 주장을 하고 있습니다.

한: 보통은 우리가 재료 개발할 때를 보면 그렇게 많은 사람들이 필요하진 않더라구요. 정말 핵심이 되는 핵심연구인력 몇 명이서. 뭐 요리할 때도 마찬가지죠. 간장을 세 숟가락을 넣어봤는데 먹어 봤는데 간이 짜더라, 두 숟가락을 넣었더니 싱겁더라. 2.5 숟가락을 넣었더니 간이 맞더라. 이런 식으로 수많은 시행착오를 거쳐서 하는데. 그걸 AI로 했다고 하니까 어떤 건지는 잘 모르겠지만.

이: 제가 전반적으로 봤을 때는 AI를 썼다는 건 이런 것 같아요. 분산제를 얼마나 어느 조건에 잘 뿌려야 잘 퍼질 수 있는지에 대한 여러 가지 변수. 굉장히 수많은 실험을 거쳐야 되잖아요? 그런 모수들을 AI를 통해서 알고리즘을 획득한 거구요. 그리고 그런 장비를 본인들이 직접 만들 수 있는 그런 능력이 있고.

한: 그러니까 분산를 시키는 게 기술이고 결과물로는 분산이 잘되어있는 도전재로서의 CNT인 거고. 그 분산를 시킬 수 있는 장비 정도까지 본인들이 개발했다는 얘기인데. 지금 이런 CNT 같은 나노 재료를 도전재로 쓰려고 하는 움직임이 있습니까?

이: 굉장히 적극적으로 많이 있어요. 특히 LG화학이 이 CNT를 도전재로 쓰려고 하는 데 있어서 굉장히 적극적이고 실제로 쓰고 있구요. 실제로 쓰고 있고. 올해죠. 올해 LG화학이 650억원을 투자해서 내년 1분기에 여수 공장의 CNT 생산량을 1200톤 증설할 계획이라고 밝혔습니다. 그러니까 이게 대부분 배터리에 들어간다고 하더라구요. 물론 CNT라는 게 배터리에만 쓰이는 건 아니지만.

한: 여기 대표이사이신 유광현 대표라는 분도 LG화학 출신이죠?

이: LG화학의 중앙연구소 책임연구원으로 있었구요. 이분이 얘기를 듣기로는 동경대학교에서 박사학위를 받으시고 바로 LG화학으로 가셔서 CNT 도전재에 대한 노하우를 LG화학이랑, LG화학에 근무를 하셨으니까. 그런 노하우를 많이 습득을 하신 것 같아요. 그래서 이분이 2018년에 지금 베터리얼의 전신인 텍스퍼라는 개인법인을 만듭니다. 그리고 이 법인이 올해 10월에 베터리얼이라는 회사로 법인 전환을 하게 되죠.

한: 지금 그 법인에서 뭔가 특허라든지 이런 걸 갖고 있습니까?

이: 특허는 일단 등록 특허가 하나있구요. 출원 특허가 두 개 있습니다.

한: 출원해놨다는 얘기인 거죠?

이: 등록 특허는 [자동제어기반 스마트 나노소재 제조 장치] 장비 얘기겠죠. 이 안에 분산액을 어느 정도로 잘 뿌려주고 이런 노하우들이 들어가 있는 장비이고. 출원은 [이음새가 없는 단일 재료부품의 공학프린팅헤드를 포함하는 공학 디스펜서]. 이것도 헤드에 관련된 부분이니까요. 그다음에 그리고 [실시간 토출 확인이 가능한 헤드 및 이를 포함한 공업프린팅시스템]

한: 그러니까 CNT 특성 자체는 원래 있는 거니까. CNT 자체에 대한 특허라기보다 그걸 제조하는 방법.

이: 잘 다룰 수 있다는 특허겠죠.

한: 그래서 핵심적인 건 어쨌든 분산이 잘 되어 있다는 가정하에 CNT 도전재를 넣으면 전기전도도가 훨씬 더 좋아서 조금만 써도 되고 용량을 더 늘릴 수 있는데. 조금만 써도 되기 때문에 가격도 줄일 수 있다. 어느 정도나 줄어든다는 얘기입니까?

이: 지금 일단 그쪽에서 주장하고 있는 내용을 보면 1킬로와트시(kWh)당 필요한 카본블랙의 양이 1Kg당 7000원.

한: 1킬로와트시(kWh)를 하려면 1Kg을 써야 된다는 얘기에요?

이: 비율로 든 겁니다. 1킬로와트시(kWh)를 구현하기 위한 재료량이 있잖아요. 재료량이 있는데 그 재료에서 1Kg당 카본블랙이 7000원.

한: 1Kg당 카본블랙이 7000원이라면 이건 절반 이하라는 얘기에요?

이: CNT는 3000원 수준이니까 절반 이하로 쓸 수 있다는 얘기죠.

한: 우리가 재료에 대한 것은. 이 회사에 갔다 와 보셨죠? 어디 학교에 있다면서요?

이: 갔다 와 봤습니다. 한국산업과학기술대학교에 있죠.

한: 거기 안에 있는데. 안에 장비도 보셨던 것 같은데. 보통 파일럿 장비들에서 나오는 결과물과 예를 들어서 양산을 해야 될 때 어떤 장비를 여러 개를 갖고 있고 컨트롤하는 것들이 굉장히 큰 노하우인데. 과연 그렇게 생산량을 늘려도 균일하게 분산 정도를 갖고 있을지는 우리가 잘 모르겠지만.

이: 그건 잘 알기 힘들고 특히 배터리가 전기화학 산업이기 때문에. 그쪽에 계신 분들의 얘기를 들어보면 굉장히 혁신이 어렵다고 합니다. 특히 재료 쪽에 있어서는.

한: 그러니까요. 그 장비에 대한 게 어떤 혁신을 갖고 있는지는 조금 더 살펴봐야 되겠지만. 요는 많이 필요로 하고 있다. 지금 여기 말고도 CNT를 활용한 도전재를 하는 회사들이 있죠?

이: 국내에서는 가장 유명한 기업이 나노신소재라는 기업이 있구요.

한: 거긴 상장사죠?

이: 상장사구요. 그다음에 외국에서는 러시아의 옥시알 정도가 있는데.

한: 옥시알은 굉장히 큰 회사잖아요?

이: 큰 회사인데. 거기서 CNT를 하지만 CNT가 워낙 적용 범위가 다양하다 보니까. 거기서 꼭 배터리만 대상으로 하고 있는 건 아니구요.

한: 저희가 스타트업들, 특히 재료 쪽은 굉장히 연구 결과나 평가가 괜찮게 잘 나와도 실제로 생산할 때 문제가 생기는 경우를 종종 봤기 때문에. 저희도 중립적으로 얘기할 수밖에 없는 것이죠.

이: 맞습니다. 재료 쪽 같은 경우는 마치 ‘마법의 약물’처럼 조금만 써도 특성이 달라지는. 실제로 그렇긴 해요. 예를 들면 미쓰비시케미칼이 굉장히 잘하는 것 중의 하나가 전해질 첨가제. 덕산테코피아가 하고 있는 사업 중의 하나인데. 실제로 전체 배터리 재료의 1%도 차지하지 않는 물질이 배터리의 성능을 극적으로 올려줄 수 있는 역할을 할 수 있거든요.

한: 원래 그래요. 조미료 한 꼬집만 넣어도 음식의 맛이 확 바뀌잖아요. 그러니까 첨가제라는 게 대단한 ‘마법의 가루’ 같은 느낌이 드는데. 베터리얼은 그러면 설립이 언제 됐다구요?

이: 설립은 법인 전환을 올해 10월에 했으니까 얼마 되지 않은 기업이구요.

한: 올해 10월에 했군요. 그러면 지금 직원들은 몇 명이 있습니까?

이: 대표이사 포함해서 여섯 분이 계시고.

한: 지금 투자는 좀 받았어요?

이: 아니요. 아직은 전혀 없고. 시드 투자 유치 중이구요.

한: 시드 투자.

이: 매출 목표는 내년 연말에 첫 매출을 내겠다는 게 목표입니다.

한: 오늘 여기까지 하겠습니다. 감사합니다.



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