전기차, 충전속도 단축 기술 개발에 성장 가속도

삼성 종합기술원 연구팀 '그래핀 볼', 충전속도 5배 높여
기존보다 충전용량도 45% 향상
기술진화로 전기차 팽창 가속도
2020년엔 내연보다 가격경쟁력↑

▲그래핀볼.(제공=삼성전자)

[아시아경제 송화정 기자, 원다라 기자]삼성전자 종합기술원이 전기차 배터리 충전속도를 기존보다 5배 이상 높일 수 있는 신소재를 개발했다. 국내 2만대, 글로벌 100만대 시장으로 커지고 있는 전기자동차의 핵심인 배터리경쟁에서 한국이 다시 한번 우위에 설 지 주목된다. 자동차 업계도 배터리 충전 기술이 획기적으로 개선되면 전기차 성장에 한층 가속도가 붙을 것으로 기대하고 있다.

◆삼성, 전기차 배터리 충전 속도 획기적 단축 기술 개발= 삼성전자는 종합기술원 소속 손인혁ㆍ두석광 연구팀이 '그래핀 볼'을 개발했다고 27일 밝혔다. 그래핀 볼은 기존 리튬이온전지보다 충전용량은 45% 향상시키면서 충전속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재다. 그래핀 볼을 리튬이온 전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용하면 100% 충전하는데 1시간 가까이 걸렸던 배터리를 12분만에 충전할 수 있다. 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60℃까지 안정성을 유지할 수 있다.삼성전자 종합기술원은 관계자는 "강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 찾아냈다"고 설명했다.

삼성전자 종합기술원은 그래핀 볼 관련 기술에 대해 미국과 한국에 2개의 특허를 출원했다. 연구성과는 최근 과학저널 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 '그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현'이라는 제목으로 게재됐다. 삼성SDI와 서울대학교 화공생물공학부 최장욱 교수팀도 공동으로 참여했다. 논문 제 1저자인 손인혁 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다"며 "최근 급격히 성장하는 모바일 기기와 전기자동차시장 확대에 맞춰 2차전지 기술을 지속적으로 발전시키겠다"고 말했다.

◆전기차 시장 급팽창, 국내 2만대 시대 열려= 전기차 관련 기술의 진화는 빠르게 성장하고 있는 전기차 성장 속도를 한층 더 높일 것으로 기대된다. 충전 문제가 전기차 선택의 핵심조건인만큼 충전시간의 획기적인 단축은 더 많은 소비자들이 전기차를 선택할 것으로 예상되기 때문이다.

올해 국내 전기차 시장은 1년 새 2배로 성장하면서 연간 판매량이 처음으로 1만대를 돌파했다. 누적 등록대수는 2만대를 넘어서며 국내 전기차 2만대 시대를 맞이했다. 한국수입자동차협회(KAIDA) 등에 따르면 올해 1∼10월 국내에서 판매된 전기차(승용)는 모두 1만75대(테슬라는 1∼9월 신규등록 수치)로 연간 기준 사상 처음 1만대를 넘어섰다. 2010년 61대에 그쳤던 연간 전기차 신규등록 대수는 2014년(1308대)에야 1000대를 넘어선 뒤 2015년 2917대, 2016년 5099대로 해마다 2배 이상 성장했다.

글로벌 전기차 시장 역시 급속도로 커지고 있다. 올해 전세계 전기차 판매량은 사상 최초로 100만대를 돌파할 것으로 관측된다. 세계 최대 전기차 시장인 중국은 올해 전기차 연간 판매 규모가 43만5000대에 달해 글로벌 전체 수요의 약 42%를 차지할 것으로 전망된다. 미국 역시 테슬라 모델3 출시 등으로 올해 전기차 판매가 21만9000대에 달할 전망이고 유럽도 연간 전기차 판매량이 28만 대에 이를 것으로 추산된다. 특히 배터리 가격 하락으로 전기차 판매 증가에 가속도가 붙을 전망이다. 2015년 kwh당 380달러였던 전기차용 리튬이온전지 가격은 2020년 kwh당 250달러 이하로 떨어져 내연기관차와 가격 경쟁력이 역전될 것으로 예상된다. 자동차 업계 관계자는 "전기차의 성장을 좌우할 핵심 요소는 충전문제와 가격을 꼽을 수 있다"면서 "충전시간이 획기적으로 단축될 경우 충전 인프라 부족 등을 어느 정도 해소할 수 있어 전기차 시장 성장에 도움이 많이 될 것으로 전망된다"고 말했다.

송화정 기자 pancake@asiae.co.kr
원다라 기자 supermoon@asiae.co.kr