코스모스랩 “배터리, 무엇보다 안전이 우선돼야”

[테크월드뉴스=박예송 기자] 코스모스랩은 에너지저장장치(ESS)에 적합한 비발화성 배터리 셀을 개발하는 스타트업이다. 안전성과 경제성에서 모두 경쟁력을 지닌 배터리 셀 구현을 국내 원천기술로 달성하기 위해 노력하는 이 기업은 리튬이온배터리에 뒤지지 않는 ‘물 배터리’ 개발을 목표로 두고 있다.

▶‘물’을 전해액으로, 기존 배터리의 문제 해결

기존 리튬이온배터리는 발화점이 낮은 유기 용매와 알칼리 금속인 리튬 전극을 사용하기 때문에 화재에 취약하다. 그러나 코스모스랩이 개발한 물 배터리는 발화점이 없는 물을 전해질로 사용해 화재나 폭발이 발생하지 않도록 설계됐다.

코스모스랩 이주혁 대표는 “배터리 산업에서 새로운 과제로 떠오른 핵심 광물 공급망 문제도 해결할 수 있다”고 말했다.

현재 업계에서는 중국에 의존도가 높은 배터리 핵심 광물을 어떻게 확보할 지 논의 중에 있다. 그러나 코스모스랩의 물 배터리는 리튬, 니켈, 코발트 등 희귀 광물을 사용하지 않는다.

이 대표는 “지구상에 풍부한 아연과 브롬 등을 기반으로 제작하기 때문에 중국에 대한 핵심 광물 의존도를 낮추고 공급망 문제를 해결할 수 있다”며 “중국 광물에 의존하지 않는 SCM(Supply Chain Management)을 갖출 수 있도록 배터리 개발을 진행하고 있다”고 설명했다.

▶가격 경쟁력 확보에 이어 성능도 지속 향상 중

물 배터리는 가격 경쟁력도 갖췄다. 현재 리튬이온배터리의 가격은 킬로와트시(kWh)당 약 120달러에 달한다. 업계에서는 내연기관차와의 경쟁력을 위해 kWh당 100달러 이하를 목표로 두고 있다.

이 대표는 “코스모스랩의 물 배터리는 이미 kWh당 70달러 이하의 가격대를 형성하고 있다”며 “물 배터리에 쓰이는 아연과 브롬의 가격이 희귀 광물에 비해 저렴하기 때문”이라고 말했다.

이렇듯 물 배터리가 안전성과 가격 측면에서 경쟁력을 가졌음에도 성능은 여전히 극복해야 할 과제다. 물 배터리의 난제는 리튬이온배터리만큼의 에너지 밀도를 개발하기 어렵다는 점이었다.

이 대표는 “기존에는 물 배터리가 리튬이온배터리만큼의 성능을 갖기 어려울 것이라는 업계 분위기가 지배적이었다”고 말했다.

그러나 현재 코스모스랩은 건식 전극 기술을 바탕으로 150Wh/kg 이상 리튬이온배터리급의 고에너지밀도를 달성한 원천기술을 보유하고 있다.

이 대표는 “리튬이온배터리 기술에 의존하지 않고 안전성을 기반으로 동일한 성능 달성 목표를 가지고 있다”고 말했다.

또한 “현재 배터리 생산업체들이 배터리의 성능을 첫번째로 두고 개발을 진행하고 있다”며 배터리 산업계의 문제점을 지적했다.

이어 그는 “성능에만 초점을 맞춰 개발을 진행하다 그 후에 안전성을 고려하면 오히려 더 많은 비용이 들게 된다”며 “안전성에 기반을 두고 시작해야 성능을 위한 제조공정을 확보하는 데 수월하다”고 덧붙였다.

▶물 배터리 생태계 지속 구축 중

현재 코스모스랩은 2025년 내 250Wh/kg 이상의 고에너지밀도 물 배터리 기술 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해 성균관대학교 연구팀과 협업을 통해 분리막 개발도 진행 중이다. 리튬이온배터리에 쓰이는 분리막의 두께가 10마이크로미터인 것에 비해 물 배터리에 사용되는 분리막은 300마이크로미터 수준으로 더 얇은 분리막이 필요하다.

또한 업사이클링 원료를 사용해 친환경 물 배터리 제조 기술을 확보 및 구현하기 위한 프로젝트를 진행 중이다.

이 대표는 “기존 광물은 제조 과정에서 kWh당 약 120kg의 탄소배출량이 발생하는 반면 물 배터리의 제조 공정에서는 5~10kg 수준으로 약 90%의 탄소배출량이 저감할 수 있다”고 말했다.

이어 그는 “물 배터리에 대한 사용사례가 거의 전무하다”며 “2024년까지 파일럿 생산체제를 구축하는데 집중하고 있다”고 말했다.

현재 코스모스랩은 2024년 4분기 양산을 목표로 하고 있으며 ESS/UPS 그리고 전기차내에서의 글로벌 대기업 및 중견기업과 PoC(Proof of Concept)를 진행할 계획을 가지고 있다.

이 대표는 “현대차정몽구재단의 지원을 통해 2024 CES에 참가하는 등 기술을 알리고 여러 기업과 유기적 관계를 맺고 협력하는데 목표를 두고 있다”고 말했다.