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한국, EV 배터리 분리 전 성능평가 도입…"신차에도 재제조 배터리 사용"
- 한국 정부가 전기자동차(EV) 배터리의 재활용과 재생산을 촉진하기 위해 배터리 분리 전(탈거 전) 성능검사를 도입한다. 또한 사용후 배터리 산업 발전을 지원하기 위한 '통합 법안' 제정도 연내 추진한다. 정부는 10일 경제관계장관회의에서 이러한 내용을 담은 '사용후 배터리 산업 육성을 위한 법·제도·기반 시설 구축 방안'을 발표했다. 이번 대책은 정부가 지난해 발표한 '이차전지 전주기 산업 경쟁력 강화 방안'의 후속 조치로 마련됐다. 즉, 사용 후 배터리 산업을 육성하고, 세계적인 통상 규제를 선제적으로 대응할 수 있도록 사용후 배터리 관리 체계를 강화하는 것이 주요 목표이다. 이를 위해 정부는 우선 '사용후 배터리 산업 육성 및 공급망 안정화 지원에 관한 법률안(이하 통합 법안) 제정'을 추진한다. 통합 법안에는 배터리 전주기 이력 관리 시스템, 재생 원료 인증제 등 주요 제도에 대한 규정이 포함된다. 관계 부처 협력이 필요한 주요 사항을 심의·조정하기 위한 정책 위원회도 새롭게 구성한다. 세부 운영 사항은 친환경 사업법과 전자제품 등 자원 순환법, 자동차 관리법 등 관계 부처 소관 개별 법 개정과 공동 고시 마련을 통해 정한다. 정부 관계자는 "현재는 사용후 배터리에 대한 법적 개념이 명확하지 않아 지원이나 관리를 위한 제도적 기반이 부족하다"며 "앞으로 체계적인 관리와 정책 추진을 위해 사용후 배터리를 위한 법률 개정을 추진하는것"이라고 설명했다. 2027년까지 배터리 생애주기 이력 관리 시스템을 구축하고, 관련 정보를 신청 공유할 수 있는 통합 플랫폼 개설도 추진한다. 배터리 생애주기 이력 시스템은 배터리 생산부터 전기차 운행, 폐차, 사용 후 배터리 재활용까지 전 과정의 이력 정보를 관리하고 민간과 공유하는 시스템이다. 정부는 이를 토대로 배터리 공급망 관리, 거래 활성화, 안전 관리 등을 위한 정책을 수립하고 투명한 거래 정보를 제공할 계획이다. 또한 '전기차 배터리 해체 전 성능 평가'를 도입해 사용후 배터리의 등급을 분류하고, 재제조 또는 재사용이 가능한 사용후 배터리는 최대한 산업적으로 활용될 수 있도록 지원할 방침이다. 소비자 입장에서는 전기차 폐차·판매 시 배터리 가치를 추가로 보상받거나, 재제조 배터리를 구매해 비용을 절감하는 등 다양한 선택권을 갖게 된다. 정부 관계자는 "신차에도 재제조 배터리가 사용될 수 있도록 정책 방향을 설정 중"이라며 "신품 배터리와 재제조 배터리 간 성능차이를 최소화하는 인증 기준을 마련할 것"이라고 밝혔다. 사용후 배터리에서 추출한 리튬, 니켈, 코발트 등 유가 금속이 신품 배터리 제조에 얼마나 사용되었는지를 확인하는 '재생 원료 인증제'도 내년 중 시행된다. 환경부는 재활용 기업이 배터리를 재활용하여 생산한 유가 금속을 재생 원료로 인증하고, 산업부는 신품 배터리 재생 원료 사용 비율을 확인하는 '한국형 재생 원료 인증제'를 도입할 방침이다. 정부는 사용후 배터리 관련 산업의 안전성·공정성·투명성을 강화하는 유통 체계 구축도 추진한다. 사용후 배터리 유통 전 안전 검사 및 사후 검사 도입 등 안전 관리 체계를 법제화하고, 사용후 배터리 거래 유통 과정에서의 안전성을 확보할 수 있는 세부 운송·보관 기준도 마련한다. 더불어 사용후 배터리 관련 불공정 행위를 방지하기 위해 '공정 거래 가이드라인'을 마련하고, 관련 사업자의 전문성과 책임성 확보를 위한 사업자 등록제도 도입할 계획이다. 한편, 전기차의 사용후 배터리 관련 규정은 여러 나라에서 도입하고 있다. 중국은 2018년부터 사용후 배터리 재활용 및 재사용을 위한 규정을 시행하고 있으며, 배터리 생산자에게 일정 비율 이상의 배터리를 회수 및 재활용하도록 의무화하고 있다. 유럽연합(EU)은 2023년부터 강화된 배터리 규정을 시행하고 있다. 이는 배터리 생산부터 재활용까지 전과정에 걸쳐 지속 가능성을 높이는 것을 목표로 한다. 미국은 연방 차원의 규정은 아지 없지만 캘리포니아 등 일부 주에서 자체적인 상요후 배터리 규정을 마련하고 있다. 한국 정부도 이번 발표를 통해 사용후 배터리 육성 및 관리를 위한 법적 기반을 마련하고, 글로벌 규제에 선제적으로 대응하려는 움직임을 보이고 있다.
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한국, EV 배터리 분리 전 성능평가 도입…"신차에도 재제조 배터리 사용"
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중국 비야디 이어 지리도 한국 EV시장 노린다
- 미국과 유럽연합(EU)의 '관세 폭탄'에 직면한 중국 전기차업체들이 수출시장 다변화 일환으로 한국 프리미엄 전기차 시장 문을 두드리고 나섰다. 8일 블룸버그 통신에 따르면 중국 업체 지리(Geely)는 자사 고급 전기차 브랜드 '지커'가 내년 말까지 서울과 경기도에 전시장을 열고 2026년 1분기 인도를 시작할 계획이라고 밝혔다. 1986년 설립된 지리그룹은 산하에 지리자동차, 스웨덴 볼보, 프리미엄 전기차 브랜드 폴스타 등 10여 개 브랜드를 두고 있다. 지커는 지난 5월 미국 증시에 상장했다. 한국 시장에 처음으로 내놓을 모델은 1회 충전 시 최대 620km를 주행할 수 있는 지커001이 될 가능성이 높지만 아직 확정되지는 않았다고 사측은 밝혔다. 이에 앞서 한국 환경부는 중국 업체들이 장악한 리튬인산철(LFP) 배터리를 사용하는 전기차에 상대적으로 불이익을 주는 보조금 개편안을 내놓았으며 이는 중국산의 공세에 맞서 국산 전기차를 보호하기 위한 조치라는 평가가 나온다. 하지만 미국이 중국산 전기차에 대한 관세를 현행 25%에서 100%로 인상하기로 하고 EU는 중국산 전기차에 최고 47.6%의 임시 관세를 부과하는 등 무역 장벽을 높이자 중국 업체들은 다른 시장을 찾아 나서고 있다. 이런 가운데 중국 업체들은 현대차와 기아가 장악 중인 한국 시장에도 눈독을 들이고 있다는 분석이다. 중국 최대 전기차업체 비야디(BYD) 역시 한국에서 승용차 출시를 준비 중이다. 자동차 정보업체 카이즈유에 따르면 국내에서 운행 중인 전기 버스 가운데 40%가량은 이미 중국산이다. 지리 측은 2022년 르노코리아차(옛 르노삼성차) 지분 34.02%를 인수하면서 2대 주주로 올라섰으며, 내년 하반기부터 르노코리아차의 부산 공장에서 전기차인 폴스타4 모델을 생산할 예정이다. 일각에서는 미국과 EU의 관세에 대응해 지리가 국내 르노 공장을 이용해 수출용 전기차 생산을 검토할 가능성까지 있다고 분석했다.
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중국 비야디 이어 지리도 한국 EV시장 노린다
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영국 스타트업, 5분 만에 충전 가능한 EV 배터리 기술 개발
- 영국의 스타트업이 5분 만에 충전이 거의 완료되는 전기자동차(EV) 배터리 신기술을 개발했다고 발표했다. 1일(현지시간) 미국 CNN 방송에 따르면 영국 케임브리지에 본사를 둔 배터리 업체 니오볼트(Nybolt)는 지난주 공개한 첫 번째 라이브 시연에서 4분30초만에 배터리 충전율을 10%에서 80%로 올리는 새 리튬 이온 배터리를 공개했다. 이 배터리 용량은 35kWh로, 일반 전기차에 들어가는 85kWh에 비해 작다. 그러나 앞으로 더 큰 용량 배터리에도 이 기술이 적용될 것으로 보인다. 충전 시간은 테슬라 급속충전기인 슈퍼차저를 이용해 전기차를 충전하는 데 걸리는 시간인 20분보다 훨씬 빠르다. 이는 내연기관 차량이 연료를 채우는데 평균적으로 소요되는 2분에 더 가깝다. 니오볼트의 사이 시바레이 공동 설립자 겸 최고경영자(CEO)는 성명에서 "영국과 미국에서 진행한 광범위한 연구를 통해 확장 가능한 새로운 배터리 기술을 개발했다"면서 "우리는 현재 불가능하거나 불가능한 것으로 여겨지는 새로운 제품과 서비스의 전기화를 가능하게 하고 있다"고 말했다 니오볼트의 기술은 케임브리지 대학교 배터리 과학자인 클레어 그레이(Clare Gray)물리학자와 케임브리지 출신의 시바레디 CEO가 주도한 10년 간의 연구를 바탕으로 구축되었다고 회사측은 설명했다. 클레어 그레이는 기존 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 고체 전지 개발의 선구자로 리튬 이온 배터리의 성능을 향상사키기 위한 연구를 진행하고 있다. 배터리 수명에 크게 영향을 미치지 않고 초고속 충전이 가능하도록 한 신기술의 핵심은 배터리가 열을 덜 발생시키도록 한 설계다. 신기술은 또 과열로 인한 화재나 폭발 위험도 줄여준다. 니오볼트는 현재 전기차 제조업체 8개 사와 배터리 납품을 협의 중이라고 밝혔다. 충전 시간이 오래 걸리는 것은 시중의 전기차 보급 확산에 주요 걸림돌이기 때문에 이 기술이 산업 현장에 적용되면 전기차 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 시바레디 CEO는 "우리는 배터리 충전 시간을 내연기관 차의 주유 시간과 같게 만드는 것을 목표로 테슬라나 다른 주요 제조업체와 협력하고자 한다"고 말했다. 그럼에도 불구하고 이 배터리의 대량생산은 아직 불확실하는 게 업계의 지적이다. 컨설팅 회사 P3의 전기차 전문가 윌리엄 케프하트 엔지니어는 "니오볼트가 개발한 종류의 전기차 배터리는 회사가 밝힌 것처럼 '이론상으로는' 빠르게 충전될 수 있지만 문제는 대량생산"이라고 밝혔다. 니오볼트의 배터리에서 중요한 화학 원료가 희토류인 니오븀이다. 니오븀은 지난해 전 세계에서 채굴량이 9만4500t에 불과했다. 리튬 이온 배터리의 음극재로 많이 쓰이는 흑연이 2023년에 180만t 생산된 것과 비교하면 극히 적은 양이다. 케프하트는 "니오븀 배터리 기술에 대해 현재 알 수 없는 것들이 많이 있다"면서 "산업이 발전하면 문제가 해결되겠지만 아직은 업계에 적용할 수 있는 기술로 평가되지 않고 있다"고 말했다. 게다가 미국과 유럽 등 세계 여러 나라에서 EV 판매를 가로 막는 요인중 하나로 소위 '주행 불안'이 있다. 주행 불안이란 차량 배터리가 목적지에 도달하기 전에 충분한 충전량이 없을 수 있다는 우려로 특히 장거리 주행 시 더욱 심각하다. 전기차 배터리 용량을 증대하거나, 고속도로 휴게소 혹은 도심 주요 거점 등에 급속 충전소를 늘려 충전 시간을 단축하는 방안 등이 주행 불안을 낮추는 방법이 될 수 있다.
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영국 스타트업, 5분 만에 충전 가능한 EV 배터리 기술 개발
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SK온, 엑손모빌과 손잡고 북미 리튬 공급망 강화…최대 10만 톤 확보
- SK온이 미국 최대 석유 기업인 엑손모빌과 전략적 파트너십을 체결하여 북미 지역 리튬 공급망 확장에 박차를 가한다. SK온은 지난 24일(현지시간) 세계 최대 규모의 리튬·배터리 원소재 콘퍼런스 '패스트마켓 콘퍼런스'에서 엑손모빌과 리튬 공급 양해각서(MOU)를 체결했다고 26일 발표했다. 이번 협약에 따라 SK온은 엑손모빌이 아칸소주 염호에서 친환경적인 직접리튬추출(DLE) 기술을 활용하여 생산한 리튬을 최대 10만톤까지 공급받을 수 있게 됐다. 구체적인 공급 시기 및 물량은 본계약 쳬결후 확정될 예정이다. 엑손모빌은 배터리 핵심 소재 사업 진출을 위해 지난해 초 아칸소 염호를 인수하고, 같은 해 11월 리튬 채굴을 개시했다. 해당 염호에는 전기차 5000만대 분의 배터리를 생산할 수 있는 탄산리튬환산 기준(LCE) 400만톤의 리튬이 매장된 것으로 추정된다. 엑손모빌은 2030년부터 연간 전기차 100만대 분량의 리튬을 공급한다는 목표다. LDE 기술은 염수에서 리튬을 직접 추출하는 혁신적인 공법으로, 기존의 경암 채굴 방식보다 탄소 배출량이 적어 친환경적이다. 초기 설비 투자 비용은 높지만, 염호에서 소금물을 증발시켜 리튬을 얻는 전통적인 방식에 비해 생산 기간이 단축되어 생산성이 높고 물 사용량이 적다는 장점이 있다. SK온은 미국 인플레이션감축법(IRA), 유럽연합(EU), 핵심원자재법(CRMA) 등 급변하는 글로벌 산업 정책에 선제적으로 대응하기 위해 핵심 광물 확보를 통해 부ㅠㄱ미 시장에서의 경쟁 우위를 확보하고 소비자 이익을 극대화할 계호기이다. 이를 위해 SK온은 올해 2월 미국 웨스트워터와 천연 흑연 공급 구매 계약을 체결했으며, 지난해 11월에는 칠레 SQM과 리튬 공급 구매 계약을 맺었다. 또한 2019년 12월에는 스위스 글렌코어와 코발트 구매 계약을 쳬결하는 등 다양한 글로벌 기업들과의 협력을 통해 안정적인 공급망 구축에 힘쓰고 있다. 박종진 SK온 전략구매당담 부사장은 "핵심 시장인 북미 지역 소비자 이익을 보장하기 위해 IRA 요건을 충족하는 핵심 광물 확보에 지속적으로 노력하겠다"고 밝혔다.
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SK온, 엑손모빌과 손잡고 북미 리튬 공급망 강화…최대 10만 톤 확보
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[신소재 신기술(58)] 차세대 나트륨-황산 배터리, 20% 비용 절감 및 성능 향상 달성
- 세계적으로 널리 활용되는 비-리튬 전기화학 에너지 저장 기술의 하나인 나트륨-황(NSA) 배터리가 한층 업그레이드된 모델이 출시됐다. 일본 산업용 세라믹 기업인 NGK와 독일 화학 회사인 BASF 자회사 BASF 고정식 에너지 스토리지(BASF Stationary Energy Storage)는 협력을 통해 기존 NAS 배터리 대비 총비용을 20% 절감하고 성능을 향상시킨 NAS 모델 L24를 선보였다고 에너지스토리지가 12일(현지시간) 보도했다. NAS 모델 L24는 연간 1% 미만의 셀 성능 저하율과 향상된 열 관리 시스템을 통해 장시간 안정적인 방전이 가능하며, 설치 공간 및 유지 관리 비용 절감 효과를 제공한다. 현재까지 전 세계적으로 약 720MW/5000MWh의 NAS 배터리 시스템이 구축됐다. 이는 일반 가정에서 사용되는 전력량(kW)의 7200억 배에 해당하는 대규모 전력량이다. MW(메가와트)sms kW(킬로와트)보다 1000배 더 큰 단위이다. kW는 일반 가정에서 사용하는 전력량을 나타내는 단위로 표시된다. 반면 MW는 대규모 시설이나 산업체에서 사용하는 전력량을 나타내는 데 사용된다. 최근에는 독일, 불가리아, 호주, 일본 등 다양한 국가에서 NAS 모델 L24 주문 및 프로젝트 계약이 체결됐다. 특히 6시간 이상의 저장 용량이 요구되는 중장기 에너지 저장(LDES) 분야에서 NAS 배터리는 대용량 전력 저장 솔루션으로 주목받고 있다. NAS 배터리는 고유한 세라믹 전해질을 사용하여 300℃의 고온에서 작동한다. 낮은 저하율은 NGK 제품의 오랜 강점 중 하나다. 이번에 출시된 NAS 모델 L24는 더욱 개선된 저하율을 자랑하며, 관련 에너지 저장 산업 안전 기준 인증을 획득했다. NGK와 BASF는 2019년부터 NAS 기술 개발 및 판매를 위한 파트너십을 이어오고 있으며, 이번 신제품 출시는 양사의 긴밀한 협력의 결과다. NGK 에너지 저장 부문 부사장 겸 총괄 관리자인 다케다 류고는 "연간 1% 미만의 낮은 저하율은 에너지 저장 산업에서 주목할 만한 성과"라고 강조했다. BASF Stationary Energy Storage의 프랑크 프레히틀 전무 이사는 "NAS 모델 L24를 통해 고객들은 초기 투자 비용 절감뿐만 아니라 장기적으로 약 20%의 프로젝트 비용 절감 효과를 누릴 수 있을 것"이라고 밝혔다.
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[신소재 신기술(58)] 차세대 나트륨-황산 배터리, 20% 비용 절감 및 성능 향상 달성
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중국, EV리더 굳히려 고체배터리개발에 60억 위안 투자 계획
- 중국은 정부주도의 고체배터리 개발 프로젝트에 60억 위안(6억3000만 달러)이상을 투자할 계획이다. 로이터통신은 29일(현지시간) 중국내 정통한 소식통을 인용해 이같이 보도했다. 지원대상 기업은 중국 자동차배터리 1위업체 CATL 등 6개사다. 중국은 중국내 배터리 공급망에 대해 조기에 대규모 투자를 단행해 세계에서 가징 비용경쟁력 있는 배터리및 전기자동차(EV) 생산국으로 발돋움했다. 중국의 이같은 투자로 전세계 EV시장에서 리더자리를 굳히려 하고 있는 것이다. 고체 배터리는 가연성의 액체전해질을 사용하는 기존 리튬이온 배터리에 비해 안전성 향상, 수명연장, 고속충전을 기대할 수 있다. 하지만 원자재의 확보문제와 복잡한 제조공정, 이에 따른 고비용 등의 장벽에 대량생산에는 여전히 시간이 필요한 상황이다. 지원대상인 기업은 CATL, 니오에 배터리를 공급하난 웨이란 뉴에너지테크(衛藍新能源科技), 비야디(BYD), 디이자동차(第一汽車), 상하이자동차(上海汽車, SAIC), 지리자동차(吉利汽車) 등이다. 자동차업계 관계자와 애널리스트들은 고체배터리가 차세대EV의 경쟁력을 좌우할 것으로 예상하고 있다. 전세계 자동차제조업체들도 이 기술에 주목하고 있다. 도요타자동차는 수년이내에 고체배터리를 탑재한 자동차를 개발할 계획을 발표했다. 테슬라는 고체배터리의 개발계획을 공개하지 않고 있다.
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중국, EV리더 굳히려 고체배터리개발에 60억 위안 투자 계획
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미국, 중국 전기차 관세 100%로 대폭 인상…中 "즉각 취소" 촉구
- 미국 바이든 정부가 오는 11월 대선을 앞두고 중국산 전기차에 대한 관세를 현재 25%에서 100%로 대폭 인상한다. 또 철강·알루미늄 및 전기차용 리튬이온 배터리의 관세도 25%로, 반도체와 태양 전지의 관세는 50%로 인상하는 등 전략 산업과 관련된 제품에 대한 미국의 대(對)중국 관세가 기존의 대략 2~4배 정도로 크게 상향된다. 중국은 바이든 정부가 대중국 첨단기술 수출통제 조치 등에 이어 반도체 및 청정에너지를 비롯한 전략 부문에 고율 관세를 부과하자 크게 반발하고 있다. 게다가 조 바이든 대통령과 도널드 트럼프 전 대통령 간 '중국 때리기 경쟁'이 대선과 맞물려 가열될 것으로 전망되면서 미·중간 통상 갈등이 격화될 수 있다는 전망도 나오고 있다. 백악관은 바이든 대통령이 14일(현지시간) 중국의 불공정 무역 관행 및 그에 따른 피해에 대응하기 위해 무역법 301조에 따라 무역대표부(USTR)에 이런 관세 인상을 지시했다고 밝혔다. 바이든 정부가 발표한 관세 인상 대상은 중국산 수입품 180억 달러(약 24조6510억원) 규모다. 바이든 대통령이 무역법 301조에 따라 대중(對中) 고율 관세를 부과한 것은 이번이 처음이다. 이번 조치는 도널드 트럼프 전 대통령이 재임 중인 2018~2019년 301조에 따라 부과한 대중 고율 관세에 대한 USTR의 심층 검토에 따라 내려진 것이다. 연합뉴스는 트럼프 정부 당시 부과된 고율 관세 적용을 받는 중국산 제품은 지난해 기준으로 2260억달러(약 309조원) 규모로 추정된다고 블룸버그통신을 인용해 보도했다. 현재 부과되는 트럼프 정부 당시의 고율 관세는 이번에 하나도 인하되지 않았다고 이 매체는 전했다. 월스트리트저널(WSJ)은 무역법 301조에 따라 트럼프 전 대통령이 시행하고 바이든 대통령이 강화한 고율 관세정책은 미국의 영구적인 대중국 정책이 됐다고 평가했다. 이번 조치에 따르면 미국 정부는 먼저 올해 중국산 전기차에 대한 관세를 100%로 인상하기로 했다. 중국산 전기차에 부과되는 최종 관세는 기존 27.5%(최혜국 관세 2.5%에 25% 추가)에서 102.5%(최혜국 관세 2.5%에 100% 추가)로 상향됐다. 백악관은 보도 자료에서 "상당한 과잉 생산 리스크로 이어지는 광범위한 보조금과 비(非)시장적 관행 속에서 중국의 전기차 수출은 2022년부터 2023년까지 70% 증가해 다른 곳에서의 생산적 투자를 위협하고 있다"고 밝혔다. 이어 "(중국산 전기차에 대한) 100%의 관세율은 중국의 불공정 무역 관행으로부터 미국 제조업체를 보호할 것"이라고 설명했다. 백악관은 또 △ 리튬이온 전기차 배터리 7.5%→25%(연내) △ 리튬이온 비(非)전기차 배터리 7.5%→25%(2026년) △ 배터리 부품 7.5% → 25%(연내) 등으로 각각 관세를 올린다고 말했다. 또 핵심 광물 가운데 천연 흑연과 영구 자석의 관세는 현재 0%에서 2026년에 25%로 인상된다. 그밖에 다른 핵심 광물은 관세율이 올해 0%에서 25%로 크게 올랐다. 미국 정부는 또 연내 특정한 철강과 알루미늄 제품에 대한 관세를 현재 0~7.5%에서 25%로 올리기로 했다. 또한 2025년까지 중국산 반도체에 대한 관세를 현재 25%에서 50%로 인상한다. 백악관은 "레거시(범용) 반도체 부문에 대한 중국의 정책이 (중국의) 시장점유율 확대 및 생산 능력의 빠른 확장으로 이어지면서 시장이 주도하는 기업의 투자가 위축될 위험이 있다"고 말했다. 미국 상무부는 연초부터 미국 기업의 중국산 범용 반도체 사용 현황 등에 조사에 착수했으며 최근 이를 완료했다고 블룸버그 통신이 이날 보도했다. 백악관은 태양 전지에 대한 관세는 태양 전지 모듈의 조립 여부와 무관하게 25%에서 50%로 올해 일괄적으로 인상한다고 밝혔다. 이를 통해 중국의 정책 주도형 과잉생산으로부터 해당 산업을 보호하겠다는 목표다. 이밖에 △ 항구 크레인(Ship-to-Shore Cranes) 0% → 25%(연내) △ 주사기 및 바늘 0% → 50%(연내) △ 마스크를 비롯한 개인 보호 장비(PPE) 0~7.5% → 25%(연내) △ 의료 및 수술용 고무장갑 7.5% → 25%(2026년) 등으로 관세가 크게 상향된다. 미국의 무역법 301조는 대통령에게 미국의 무역과 투자에 부정적인 영향을 주는 불공정 무역행위에 대응해 필요한 조치를 취할 수 있는 권한을 부여하고 있다. 이 법은 4년마다 정책 효과 등을 검토할 것을 요구하고 있으며 USTR은 최근까지 트럼프 정부 당시의 고율 관세 부과 조치에 대한 검토를 진행해왔다. 바이든 정부는 출범 초반에는 인플레이션 등을 고려해 고율 관세를 조정한다는 입장이었으나 올해 대선이 다가오면서 기존 고율관세를 유지하거나 강화하는 측면을 보이고 있다. 이에 트럼프 전 대통령의 대중국 강경 통상 정책 공약, 이른바 '중국 때리기'에 대한 일반 유권자들의 선호 등이 고려된 것 아니냐는 진단이 나오고 있다. 트럼프 전 대통령은 재임 중 무역법 301조를 활용해 광범위한 중국 제품에 고율 관세를 부과한 데 이어 이번 대선에서 재선에 성공할 경우 중국에 추가로 막대한 관세를 부과하겠다는 공약을 내걸었다. 이른바 '보편 관세 10%' 부과를 공약한 트럼프 전 대통령은 중국에 대해서는 60% 이상 고율의 관세 적용을 시사하고 있다. 그는 또 중국 기업이 멕시코에서 만든 자동차에 대해서도 100% 관세를 부과하겠다고 말했으나 지난 11일 유세에서는 이를 200%로 언급하기도 했다. 이와 관련, 백악관은 바이든 대통령의 이번 조치에 대해 "전략적인 부문에서 신중하게 타깃을 맞춘 것"이라면서 "우리는 동맹을 훼손하거나 모든 국가에서 수입되는 제품에 무차별적으로 10%의 관세를 부과하기보다는 중국의 불공정 관행에 대한 우려를 해결하기 위해 전 세계 파트너와 협력을 강화할 것"이라고 말했다. 한편, 중국 정부는 바이든 정부의 이런 관세 폭탄 조치에 대해 강력히 반발했다. 중국은 미국이 세계무역기구(WTO) 규칙을 위반하고 있다며 즉각적인 취소를 촉구했다. 왕원빈 중국 외교부 대변인은 14일 미국 발표가 전해지기 직전 열린 정례 브리핑에서 "중국은 일관되게 WTO 규칙을 위반한 일방적 부가 관세에 반대해왔다는 점을 여러분께 알리고 싶다"고 밝혔다. 그는 또한 "(중국은) 모든 필요한 조처를 해 자신의 정당한 권익을 수호할 것"이라고 말했다. 중국 상무부도 이날 홈페이지에 올린 대변인 명의 입장문을 통해 "중국은 단호히 반대하며 엄정한 교섭(외교 경로를 통한 항의)을 제기한다"고 밝혔다. 또 미국의 관세 인상에 대해 "국내 정치적인 이유로 경제·무역 문제를 정치화 도구화하는 것"이라며 "미국은 잘못을 바로잡기는커녕 제멋대로 고집하며 실수를 반복하고 있다"고 비난했다. 그러면서 "미국의 관세 인상은 '중국과 디커플링(decoupling·공급망 등 분리)을 추구하지 않는다'는 바이든 대통령의 약속에 위배되는 것으로, 양국 협력 분위기에도 심각한 영향을 미칠 것"이라고 경고하면서 "즉각 잘못을 시정하고 중국에 부과한 추가관세를 취소하라"고 요구했다. 주미중국대사관 류펑위 대변인은 기자들과 만나 "미국은 신재생 에너지 분야 중국 정부의 보조금이 과잉 생산으로 이어지고 있으며 국제 가격을 왜곡하고 있다고 비난하는데, 이는 잘못된 이야기"라며 "그들은 중국의 발전을 방해하고 자국 문제에 중국을 희생앙으로 삼고 있다"고 반발했다. 그로 인해 중국 정부가 상응하는 조치로 미국에 맞대응할 가능성도 있으며 이 경우 양국간 통상 갈등이 격화될 수 있다는 전망이 나온다. 반면, 일각에서는 현재 미국으로 수입되는 중국산 전기차가 거의 없고, 미국이 중국의 태양광 산업에서 차지하는 비중이 미미하다는 이유 등으로 바이든 정부의 이번 조치가 상징적인 조치라는 평가도 나온다. AP통신은 "새 관세는 180억달러 규모의 수입품에만 적용되기 때문에 상당히 상징적"이라고 전했다.
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미국, 중국 전기차 관세 100%로 대폭 인상…中 "즉각 취소" 촉구
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바이든 정부, 중국 전기차에 관세 4배 인상 검토
- 미국 정부가 중국산(産) 전기차에 대한 관세를 기존 25%에서 100%로 4배 올리는 방안을 검토하고 있다. 중국의 저가 전기차 공세에 미국, 한국, 독일 등 각국 자동차 제조국의 우려가 커지는 가운데 11월 대선을 앞둔 미국이 먼저 무역장벽 높이기에 시동을 건 것이다. 월스트리트저널(WSJ)과 파이낸셜타임스(FT) 등 외신들은 11일(현지 시간) 소식통을 인용해 "미국의 중국 전기차에 대한 관세가 4배로 늘어날 것"이라며 "14일 예정된 대중 관세 발표에서 전기차 외에도 중국산 광물, 배터리, 태양광 제품에 대한 관세 상향도 이뤄질 것"이라고 보도했다. 이는 바이든 행정부가 트럼프 행정부의 대중국 관세 정책에 대해 수년 간 검토한 뒤 내놓는 조정안이다. 6년 전과 비교할 수 없는 위협으로 부상한 중국의 '전기차 굴기'에 더 확실한 견제책을 내놓으려는 의지로 보인다. 바이든 정부는 전기자동차 뿐만 아니라 중국의 핵심광물과 태양광 전지, 배터리를 포함한 핵심 전략 분야에도 추가 관세 인상이 예상된다. 바이든 행정부는 2022년부터 트럼프 전 대통령 시절 통상법 301조(슈퍼 301조) 등에 따라 중국산 제품에 부과한 총 3000억달러 규모의 관세에 대한 검토를 진행해 왔다. 트럼프 행정부 시절 중국산 제품에 부과한 대부분의 고율 관세는 그대로 유지될 방침이라고 로이터통신은 전했다. 앞서 블룸버그도 미국 정부가 내주 전기차를 포함한 중국산 제품에 대한 새로운 관세를 발표한다고 보도했다. 이번 조치는 중국의 과잉생산과 저가 수출공세에 대한 맞불 성격이다. 중국은 전기차 뿐 아니라 태양광, 리튬 배터리, 철강을 비롯한 제품을 자국 내 수요보다 많이 생산해 전 세계 시장을 공략하고 있다. 바이든 대통령은 지난달에도 중국산 철강·알루미늄 제품에 대한 관세를 현행 7.5%에서 25%로 올리도록 미국 무역대표부(USTR)에 지시했다. USTR은 해양·물류·조선업 분야에서 중국의 불공정 무역 관행에 대해서도 지난달부터 조사에 착수했다. 이에 앞서 재닛 옐런 미 재무장관은 지난달 중국을 방문해 "미국은 중국산 제품 수입으로 새로운 산업이 파괴되는 것을 용납하지 않겠다"면서 강경한 태도를 보였다. 로이터통신은 이번 조치가 세계 양대 경제 대국 간 긴장이 고조되는 상황에서 중국의 보복을 불러일으킬 수 있다고 우려했다. 중국 외교부는 이날 정례 브리핑에서 미국의 관세 발표 계획과 관련해 "미국이 세계무역기구(WTO) 규정을 성실히 준수하고 관세 인상은 물론 중국에 부과한 모든 추가 관세를 취소할 것을 촉구한다"며 "중국은 자국 권익을 보호하기 위해 필요한 모든 조처를 할 것"이라고 밝혔다.
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- 포커스온
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바이든 정부, 중국 전기차에 관세 4배 인상 검토
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[퓨처 Eyes(35)] 첨단 '고밀도 물 없는 수력' 에너지 플랜트 시연
- 기존 수력 발전의 한계를 극복하는 저지대 언덕을 활용한 고밀도(HD) '무수력(無水力·물 없는 수력) 발전' 시스템이라는 혁신적인 에너지 저장 기술이 개발됐다. 영국 스타트업 리에너자이즈(RheEnergise)가 개발한 무수력 발전 시스템은 물 대신 2.5배 더 높은 밀도의 액체를 사용해 기존 수력 발전소의 40% 용량으로 동일한 전력 저장 성능을 달성했다고 리차지뉴스와 뉴아틀라스 등 다수 외신이 최근 보도했다. 리에너자이즈의 고밀도 무수력(HD Hydro) 기술은 물 대신 특수한 미네랄 분말과 혼합된 액체를 사용해 에너지 저장 효율이 높다. 이 무거운 유체를 사용하면 40%의 부피, 훨씬 작은 탱크 또는 상부 탱크와 하부 탱크 사이의 40%의 높이 차이를 사용해 기존의 양수 발전과 동일한 에너지 저장 성능을 얻을 수 있다. 에너지 수요가 낮을 때 HD Hydro 시스템은 올림픽 규격 수영장보다 큰 지하 저장 탱크로 오르막의 물보다 2.5배 더 밀도가 높은 특허 받은 유체를 펌핑한다. 프로젝트는 5MW에서 100MW까지 다양하며 100m 이하의 수직 높이에서 작업할 수 있다. 또한 이 에너지 저장 시스템은 풍력 및 태양열 시설에서 잉여 전력을 활용하는 데도 사용 가능하다. 기존의 수력 발전 시스템은 세계 최고의 친환경 전기 생산 수단으로, 생산량의 4300TWh, 즉 전체 전기의 15%를 차지한다. 수력 발전으로얻은 전기를 수력 전기라고 하며 일단 건설되면 더 이상 직접적인 폐기물은 발생하지 않으며, 이산화탄소 배출량도 적다. 최근 몇 년 동안 수력 발전이 확장되었음에도 불구하고 지형적인 제약 등으로 더 이상 확장할 여지가 많지 않다. 전통적인 수력 발전은 효율적인 전력 생산을 위해 가파르고 산이 많은 지형 등 충분히 높은 수위를 가진 큰 수역이 필요하다. 기존 수력발전은 지형적 제약을 받지만, 이 기술은 언덕이 훨씬 낮은 지역에도 에너지 저장 시설을 설치할 수 있어, 기존 방식으로는 사용할 수 없었던 전 세계 다양한 지역에 깨끗한 형태의 에너지를 제공할 수 있다. 현재 영국 정부는 이 혁신적인 물 없는 수력 발전소의 파일럿 플랜트 설립을 승인했다. 영국은 무수력 시범 발전소 건설을 통해 기술 검증 및 상업화 기반을 마련하고자 한다. 리에너자이즈의 HD Hydro 500kW 실증기는 영국 데번주의 플리머스 외곽 콘우드(Cornwood)에 있는 광산 회사 시벨코(Sibelco)에 오는 9월 건설을 시작할 예정이다. 영국 정부의 장기 에너지 저장 시범 프로그램 지원으로 무수력 시범 발전소가 건설되며, 성공 시 상업용 대규모 발전소 건설로 이어질 전망이다. 리에너자이즈에 따르면 영국에만 6500개의 무수력 발전소의 잠재적 부지가 있다고 한다. 이 회사는 또 유럽, 아프리카, 북미 및 호주 전역에서 10만개 이상의 잠재적인 부지가 있다고 덧붙였다. 이는 태양열이나 풍력 에너지 저장에도 활용될 수 있으며 리튬 이온 배터리 대비 저렴한 비용과 장기간 저장이 가능하다는 장점이 있다. HD Hydro 시스템은 기존 수력 발전 시설을 건설하는 데 평균 5년에서 10년이 걸리는 데 비해 단 몇 년 만에 건설할 수 있다고 한다. 리에너자이즈는 또한 계곡의 범람이 필요한 기존의 양수 저장 수력 발전 시설보다 설치 면적이 현저히 작기 때문에 몇 년이 아닌 몇 달 만에 계획 승인을 받을 수 있다고 밝혔다. 전 세계가 탈탄소화 경쟁에서 재생 에너지 그리드로 전환하고 있는 상황에서 이 프로젝트는 매우 중요한 소식이다. 무수력 파일럿 플랜트 시설은 시벨코의 콘우드 공장에서 도자기, 타일, 산업용 애플리케이션뿐만 아니라 위생 도기 용 카올린을 생산하는 공장에 설치되고 있다. 이 파일럿 플랜트는 영국 정부의 장기 에너지 저장(LoDES) 실증 프로그램(화장실 제조업체에 적합한 자금 출처)의 지원을 받고 있으며, 데본 카운티 의회의 지원을 받고 있다. 스테판 크로셔(Stephen Crosher) 최고경영자(CEO)는 "이 플랜트 시연은 장기 에너지 저장 부문의 '선구적인 프로젝트'이며 리에너자이즈는 영국과 해외에서 상업 규모의 프로젝트를 구축할 수 있는 강력한 위치에 놓이게 될 것"이라고 말했다. 그는 "호주와 칠레에 이르기까지 전 세계적으로 우리 기술에 관심을 가지고 있다. 우리는 2년 이내에 첫 번째 10MW 그리드 규모 프로젝트를 가동하고 싶다"고 포부를 밝혔다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(35)] 첨단 '고밀도 물 없는 수력' 에너지 플랜트 시연
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미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장, 미시간주 홀랜드에 건설
- 미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장이 미시간주 홀랜드에 건설됐다고 클린테크니카가 최근 보도했다. 리튬 이온 배터리는 2000년대 초반부터 재생 에너지 전환의 주력원이 되어왔지만 현재 에너지 저장 시징은 나트륨 이온 배터리를 주목하고 있다. 연구원들은 공급망 문제를 야기할 수 있는 기존 리튬 이온 배터리와 달리 높은 성능을 제공하는 새로운 나트륨 이온 배터리를 연구해왔다. 미국 스타트업 나트론 에너지(Natron Energy)는 지난 4월 29일 미시간 주 홀랜드에 위치한 공장 가동을 시작하면서 미국 최초의 상업용 규모 나트륨 이온 배터리 생산을 시작했다. 이 새로운 공장은 리튬 이온 배터리 공장을 개조했다. Natron은 이 공장을 통해 연간 600메가와트 규모의 나트륨 이온 배터리를 생산할 예정이다. 600메가와트는 1시간 동안 테슬라 모델 3과 같은 전기차를 약 1만800대를 충전할 수 있는 규모다. 이는 각 차량의 배터리 용량이 50kw이고 충전 효율이 90% 일 때의 계산 결과다. 다만, 이 공장은 초기에 급격히 증가하는 데이터 센터의 에너지 저장 요구를 충족시킬 예정이다. 나트론은 특히 인공지능 기술의 폭발적인 성장이 미국 데이터 센터에서 24시간 전력 공급 및 에너지 저장에 대한 더 큰 수요를 유발할 것으로 예상한다. 나트론은 홀랜드 공장이 향후 기가와트 규모 공장의 모델이 될 것으로 예상하며, 오프로드 산업용 차량, EV 고속 충전소 및 통신 분야 등 추가 시장을 목표로 하고 있다. 미 정부, 나트륨 이온 배터리 개발 지원 미국 에너지부(DOE)가 나트론의 새로운 나트륨 이온 배터리 공장 건설에 기여했다. 2020년 9월, 나트은 고위험 고수익 프로젝트 지원을 위한 에너지부 ARPA-E 사무소로부터 1990만 달러(약 274억원)의 지원금을 받았다. 이 지원금은 새로운 공장 건설을 목표로 하며, 6개월 동안 지속적인 생산 및 판매를 통해 공급망 및 제품의 완전한 위험 제거를 목표로 한다. ARPA-E는 회사의 8킬로와트 50볼트 배터리 트레이가 주로 데이터 센터의 최대 부하량 관리 및 비상 백업 전력 공급을 위해 설계되었지만, EV 고속 충전소 및 그리드 규모 저장과 같은 신흥 시장도 타겟으로 하고 있다고 말했다. ARPA-E는 또한 "나트론의 트레이는 기존 제품에 비해 데이터 센터 운영자에게 최대 2배 높은 출력 밀도와 10배 긴 수명주기를 제공하며 우수한 안전 성능을 보유하고 있다"고 덧붙였다. 은백색 금속 원소인 나트륨(라틴어 natrium에서 유래된 화학 기호 Na)의 지속 가능성 요인은 나트륨 이온 배터리에 대한 관심을 끌고 있다. 하지만 미래의 배터리로 주목받아온 나트륨 이온 배터리는 최근 몇 년 전까지도 쉽게 구현되지 못했다. 나트륨은 리튬보다 훨씬 풍부하지만 무게도 훨씬 무겁다. 전기차용 에너지 저장 측면에서 리튬은 주행 거리 면에서 나트륨보다 유리하다. 반면 나트륨과 리튬 간의 화학적 친밀감은 배터리 연구에 도움이 된다. '피직스 매거진(Physics Magazine)'은 지난 주 "나트륨은 주기율표에서 리튬 바로 아래에 위치하여 화학적 특성이 매우 유사하다"고 설명했다. 나트륨 이온 배터리의 과제 나트륨 이온 배터리는 아직 초기 개발 단계이지만, 리튬 이온 배터리의 단점을 보완할 수 있는 차세대 배터리 기술로 주목받고 있다. 특히 대규모 에너지 저장 시스템(ESS), 저가형 전기 자동차, 항공 우주 분야 등에 활용될 가능성이 높다. 리튬 이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하지만 나트륨 이온 배터리는 나트륨 이온이 음극과 양극 사이를 이동하는 것이 차이점이다. 나트륨 이온 배터리를 리튬보다 풍부하고 저렴하다. 또한 우수한 저온 성능(영하 20°C에서도 90% 이상의 용량 유지)을 제공하고 안전성이 높다. 반면 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높아 휴대폰, 노트북 등 소형 전자 기기에 적합하다. 단, 고온에서 성능 저하 및 안전 문제가 발생할 수 있다. 나트륨 이온 배터리는 에너지 말도가 낮으며 아직 초기 개발 단계라서 상용화에 시간이 걸릴 수 있다. 게다가 나트륨 이온을 전달하는데 적합한 전해질과 음극 재료 개발이 필요하다. 향후 지속적인 연구개발을 통해 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도를 높이고 상용화에 필요한 기술을 개발한다면 리튬 이온 배터리의 강력한 경쟁자가 될 것으로 예상된다.
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미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장, 미시간주 홀랜드에 건설
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[신소재 신기술(39)] 식염수로 폐전자제품서 희토류 광물 회수
- 미국 에너지부 산하 태평양 북서부 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory) 연구원들은 폐전자제품에서 망간, 마그네슘, 디스프로슘, 네오디뮴 등 주요 희토류를 선택적으로 회수하는 방법을 개발했다고 마이닝닷컴이 전했다. 연구팀은 간단한 혼합염 수용액과 금속 특성에 대한 지식을 활용하여 연속 흐름 반응로(챔버)에서 이러한 미네랄을 분리할 수 있었다. 두 개의 보완 연구 기사에 자세히 설명되어 있고 시애틀에서 열린 2024 재료 연구 학회(MRS) 춘계 회의에서 발표된 이 방법은 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 흐르는 화학 반응 챔버에 배치되었을 때 서로 다른 금속의 거동을 기반으로 합니다. 연구팀은 금속이 시간이 지남에 따라 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 금속을 분리하고 정제했습니다. 이 방법은 2024년 시애틀에서 열린 재료 연구 학회(MRS) 봄 회의 발표와 함께 두 편의 연구 논문에 상세히 설명되어 있으며, 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 연속 흐름 반응로(챔버)에서 다른 금속들의 행동을 기반으로 한다. 연구팀은 금속들이 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 광물을 분리 및 정제했다. 이 그룹은 2024년 2월에 처음으로 두 가지 필수 희토류 원소인 네오디뮴과 디스프로슘을 혼합 액체에서 성공적으로 분리했다고 보고했다. 기존 분리 방법에 일반적으로 필요한 30시간에 비해 4시간 만에 반응 챔버에서 두 개의 분리되고 정제된 고체가 형성되었다. 두 가지 중요한 광물은 무엇보다도 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈에서 발견되는 영구 자석을 제조하는 데 사용된다. 지금까지 매우 유사한 특성을 가진 이러한 요소를 분리하는 것은 어려운 일이었다. 전자 폐기물에서 이를 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 주요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 이 두 가지 중요 광물은 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈 등에 사용되는 영구 자석 제조에 사용된다. 지금까지는 성질이 매우 유사한 이러한 원소들을 분리하는 것은 어려운 과제였다. 전자 폐기물에서 이들을 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 중요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 마그네슘 공급원인 광산 폐기물과 염수 전자 폐기물에서 광물을 회수하는 것이 이 분리 기술의 유일한 응용 분야는 아니다. 연구팀은 바닷물은 물론 광산 폐기물과 염호 염수로부터 마그네슘을 회수하는 방법을 연구하고 있다. 수석 연구원 친푸 왕(Qingpu Wang)은 보도자료에서 “다음으로 더 많은 양의 제품을 효율적으로 회수하기 위해 원자로 설계를 수정하고 있다”고 말했다. 왕과 그의 동료 엘리아스 나쿠지(Elias Nakouzi)는 보완 기술을 사용해 용해된 리튬 이온 배터리 폐기물을 모방한 용액에서 거의 순수한 망간(>96%)을 회수할 수 있음을 보여주었다. 배터리용 망간은 전 세계적으로 소수의 회사에서 생산되며 주로 음극 또는 배터리의 음극 또는 음극에 사용된다. 본 연구에서 연구팀은 젤 기반 시스템을 사용하여 샘플 내 금속의 다양한 이동 및 반응 속도를 기반으로 물질을 분리했다. 나쿠지는 "이 프로세스의 장점은 간단하다는 것이다"라고 말했다. 그는 "고비용 또는 특수 재료에 의존하는 대신 우리는 이온 거동의 기본 원리를 다시 생각했다. 그리고 거기에서 영감을 얻었다"라고 설명했다. 연구팀은 연구 범위를 확대하고 중요 미네랄과 희토류 원소의 안정적인 국내 공급망을 제공하기 위해 환경 친화적인 새로운 분리 기술을 개발하는 PNNL의 새로운 이니셔티브인 '비평형 수송 구동 분리(NETS, Non-Equilibrium Transport Driven Separations)'를 통해 프로세스를 확장시킬 예정이다. 나쿠지는 "이 접근 방식은 복합적인 공급 흐름과 다양한 화학 성질로부터의 화학 분리와 관련하여 폭넓게 적용될 것으로 예상되며, 이는 더욱 지속 가능한 재료 추출 및 처리를 가능하게 할 것으로 기대한다"라고 말했다.
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[신소재 신기술(39)] 식염수로 폐전자제품서 희토류 광물 회수
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포스코그룹, 포항에 실리콘음극재 공장 준공…연산 550t 규모
- 포스코그룹은 산하 포스코실리콘솔루션이 지난 19일 경상북도 포항 영일만 산업단지에서 연간 생산량 550t(톤) 규모의 실리콘 음극재 공장 준공식을 가졌다고 23일 발표했다. 실리콘 음극재는 기존 리튬이온배터리에 적용되는 흑연 음극재에 비해 에너지 밀도를 4배 높일 수 있어, 이를 통해 전기차의 주행거리를 향상시키고 충전 시간을 단축시킬 수 있는 차세대 음극재로 각광받고 있다. 실리콘 음극재는 나노 구조로 제작되어 사이클 안정성이 높고 수명이 길다. 또한 지구상에 풍부하게 존재하는 실리콘은 흑연보다 생산 비용이 저렴하다. 그러나 실리콘 음극재는 부피 변화와 낮은 전기 전도도 등의 도전과제를 안고 있다. 충전/방전 과정에서 부피 변화가 크게 발생하여 전극 파손 위험이 있다. 아울러 전기 전도도가 낮아 전지 성능 저하 가능성이 있다. 또한 전극 표면과의 접착력이 약해 분리 발생 가능성이 있다. 이에 업계에서는 다양한 나노 구조 및 코팅 기술 개발해 부피 변화 및 전기 전도도 문제 해결을 위해 노력하고 있다. 실리콘의 장점과 흑연의 장점을 동시에 활용하는 흑연과의 복합화 연구 등도 진행 중이다. 포스코실리콘솔루션이 달성한 연간 550톤의 생산능력은 약 27만5000대의 전기차를 생산할 수 있는 규모에 해당한다. 포스코실리콘솔루션은 지난해 4월에 착공해 최근에 하(下)공정 설비를 준공했으며, 오는 9월에는 상(上)공정을 포함한 전체 생산라인의 종합 준공을 목표로 하고 있다. 이 회사는 2030년까지 연간 2만5000톤의 실리콘 음극재 생산 체제를 완비할 계획이다. 음극제 시장 전망에 따르면, 현재 약 1만톤 규모인 글로벌 실리콘 음극재 시장은 2035년까지 28만5000톤으로 성장할 것으로 예상된다. 포스코그룹은 음극재 제품군을 강화하고 증가하는 시장 수요에 선제적으로 대응하기 위하여 2022년 7월에 실리콘 음극재 기술을 보유한 스타트업 테라테크노스를 인수하고, 이를 포스코실리콘솔루션으로 사명을 변경했다. 또한, 포스코그룹은 실리콘과 탄소를 혼합한 복합체 음극재의 생산도 계획 중에 있다. 이와 관련해, 그룹사 포스코퓨처엠은 이달 말 경상북도 포항 영일만 산업단지에서 실리콘 탄소 복합체 음극재 데모플랜트의 운영을 시작할 예정이며, 고객사별로 최적화된 실리콘 음극재 솔루션을 제공할 계획이다.
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- 산업
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포스코그룹, 포항에 실리콘음극재 공장 준공…연산 550t 규모
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[신소재 신기술(31)] 나트륨 전고체 배터리 혁신으로 전기자동차 주행거리 2배 향상 가능
- 일본 과학자들이 현재 전기자동차(EV)의 주행 거리를 두 배 이상 늘릴 수 있는 차세대 충전 배터리로의 전환을 가속화할 수 있는 새로운 프로세스를 발견했다. 인디펜던스는 오사카 메트로폴리탄 대학 연구팀이 수행한 이 연구는 스마트폰부터 전기 자동차까지 모든 것에 사용되는 기존 리튬 이온 배터리에서 더 저렴하고 안전한 고체 나트륨 배터리로의 전환을 촉진하는 데 도움이 될 수 있다고 지난 12일(현지시간) 보도했다. 연구원들은 현재 사용되고 있는 리튬 이온 배터리보다 여러 가지 장점이 있는 고체 상태 나트륨 배터리에 주목했다. 고체 상태 나트륨 배터리 개발의 핵심적인 과제는 양산 제조였다. 이번에 개발된 새로운 공정은 배터리 성능에 중요한 역할을 하는 고체 전해질의 대량 합성에 초점을 맞추고 있다. 전고체 나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 풍부한 재료로 만들어졌지만 지금까지 대량 생산이 어려웠다. 일본 오사카 메트로폴리탄 대학 연구팀은 전도성이 높은 전해질의 대량 합성을 통해 이러한 장애물을 극복할 수 있다고 주장했다. 연구팀은 학교 공식 홈페이지를 통해 "대량 합성으로 이어질 수 있는 공정을 통해 세계에서 가장 높은 나트륨 이온 전도성을 지닌 고체 황화물 전해질과 높은 성형성을 지닌 유리 전해질을 생산한다"고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 오사카 메트로폴리탄 대학의 아츠시 사쿠다 교수는 "새로 개발된 공정은 고체 전해질과 전극 활성 물질을 포함한 거의 모든 나트륨 함유 황화물 물질 생산에 유용하다"고 말했다. 사쿠다 교수는 "이 공정은 또한 기존 방식에 비해 더 높은 성능을 발휘하는 소재를 쉽게 얻을 수 있어 향후 전고체 나트륨 배터리용 소재 개발의 주류 공정이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 고체 황화물 전해질은 상업적 사용에 필요한 것보다 약 10배 높은 세계 최고 수준의 나트륨 이온 전도성을 제공한다. 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질과 달리, 고체 전해질은 배터리를 떨어뜨리거나 잘못된 방식으로 충전할 때도 화재의 위험이 없다. 이러한 획기적인 기술은 전기차 산업에서 뛰어난 성능, 비용 절감, 지속 가능성 개선을 통해 가장 유망한 기술로 입증될 잠재력을 가지고 있다. 또한 이 기술은 전기차 배터리의 충전 용량을 대폭 개선해 주행거리 불안감을 해소할 수 있다. 일본 자동차 제조업체인 도요타는 전고체 배터리를 사용하면 현재 시판 중인 전기 자동차의 2배가 넘는 거리인 1200km의 주행거리를 제공할 수 있다고 주장했다. 이 새로운 배터리의 충전 시간은 10분 정도로 짧을 수 있다. 이번 연구는 '전고체 나트륨 배터리용 황화물 고체 전해질 합성을 위한 반응성 폴리설파이드 플럭스 Na2Sx 활용'이라는 제목의 논문으로 과학 저널 '에너지 저장 재료(Energy Storage Materials)'와 '무기 화학(Inorganic Chemistry)'에 게재됐다. 전문가들은 "그러나 전고체 상태 나트륨 배터리가 상용화되기 전에 추가적인 연구 개발이 필요하다"고 지적했다. 한편, PR뉴스와이어는 15일(현지시간) 보고서 "배터리 종류(나트륨-황, 나트륨-염), 기술 유형(수용액 및 비수용액), 최종 사용 분야(에너지 저장, 자동차, 산업), 지역(아시아 태평양, 유럽, 북아메리카)별 나트륨 이온 전지 시장 - 2028년까지 전망"을 인용해 전 세계 나트륨 이온 전지 시장은 2023년 5억 달러에서 2028년 12억 달러까지 연평균 성장률(CAGR)이 21.5%에 달할 것으로 예상된다고 전했다. 이 매체는 리튬 이온 배터리 대비 경제성으로 인해 나트륨 이온 배터리 시장 성장이 확대될 것으로 예상된다고 덧붙였다. 이는 풍력 및 태양열과 같은 재생 에너지의 변동성을 해결하기 위한 대규모 에너지 저장 장치에 적합하다는 것. 또한 나트륨 이온 배터리는 일반적인 원소인 나트륨을 사용하기 때문에 지속 가능성이 높은 옵션으로 자리 잡고 있으며, 전 세계적인 환경 영향 저감 노력과 맞물려 시장이 성장할 것으로 전망했다. 그러면서 이 시장의 주요 업체로는 중국의 리튬 배터리 제조기업인 닝보 산산(Ningbo Shanshan Co.)과 장시 정투 신에너지 기술(Jiangxi Zhengtuo New Energy Technology), 일본의 레소낙 홀딩스(Resonac Holdings Co.)와 미쓰비시 화학, 한국의 포스코 퓨처엠(POSCO FUTURE M), 독일의 SGL 카본 등이 있다고 덧붙였다.
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[신소재 신기술(31)] 나트륨 전고체 배터리 혁신으로 전기자동차 주행거리 2배 향상 가능
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현대차·기아, 인도 시장 공략 본격화…현지 배터리 탑재 전기차 출시
- 현대자동차와 기아가 인도 시장을 겨냥한 전기차(EV) 모델에 처음으로 현지 기업이 생산한 배터리를 사용할 예정이다. 현대차·기아는 경기도 화성시에 위치한 남양연구소에서 인도의 배터리 전문 업체 '엑사이드 에너지'와 함께 인도 전용 전기차의 배터리셀 현지화를 목표로 하는 전략적 업무 협약(MOU)을 체결했다고 8일 발표했다. 협약식에는 현대자동차와 기아의 R&D 부문을 대표하는 양희원 사장과 김창환 전동화에너지솔루션 담당 전무, 정덕교 전동화부품구매사업부 상무, 그리고 엑사이드 에너지의 만다르 브이 데오 최고경영자(CEO)등 양사의 주요 관계자들이 참석했다. 이번 협약에는 현대차·기아 전용 배터리셀의 개발과 생산, 전기차와 하이브리드차(HEV) 등 전동화 전반에 대한 파트너십 확대, 원가경쟁력 확보를 위한 공동 협력 등의 내용이 포함됐다. 엑사이드 에너지는 현대자동차와 기아의 인도 생산 기지에 공급할 리튬인산철(LFP) 배터리셀을 개발 및 생산할 예정이다. 엑사이드 에너지가 제조한 배터리셀은 앞으로 인도 시장을 대상으로 출시될 전기차 모델에 사용될 예정이다. 이 전기차는 현지 생산 배터리가 탑재될 첫 번째 전기차 모델이 될 것이다. 현대차와 기아는 인도에서 생산되는 차량용 배터리의 품질을 보장하기 위해 개발 단계부터 양산에 이르기까지 엑사이드 에너지와 긴밀히 협력할 계획이다. 이들은 전기차부터 하이브리드차에 이르는 전동화 분야 전반에서의 파트너십을 확장하고, 인도 정부의 전동화 정책에 맞추어 공동 대응하기로 합의했다. 엑사이드 에너지는 인도의 배터리 시장에서 75년 이상의 역사를 가진 선두 배터리 전문 기업인 엑사이드가 2022년에 설립한 자동차용 배터리 사업 진출을 위한 자회사다. 엑사이드 에너지는 올해 연말경 전기차용 배터리셀의 양산을 시작할 예정이다. 현대자동차와 기아는 이번 협약을 통해 인도의 전동화 시장에서 선도적인 위치를 확보하려는 전략을 세웠다. 세계에서 세 번째로 큰 완성차 시장인 인도는 최근 자국내에서 전기차 생산을 시작하는 기업들에게 인센티브를 제공하는 등 전동화 정책을 적극적으로 시행하고 있다. 인도 정부는 2030년까지 전체 자동차 판매 중 전기차의 비율을 30%까지 끌어올리겠다는 계획을 발표했다. 현대자동차와 기아는 배터리 현지화를 통해, 배터리가 차지하는 전기차 원가의 상당 부분을 절감함으로써, 가성비를 중시하는 인도 시장에서 가격 경쟁력을 강화하겠다는 전략이다. 양희원 사장은 "원가 경쟁력 확보를 위해 배터리 현지화가 중요하다며 "향후 인도에서 생산될 전용 전기차가 인도 기업이 현지에서 생산한 배터리를 탑재하는 첫 전기차가 돼 매우 뜻깊게 생각한다"고 말했다. 한편, 현대차는 인도 현지 전기차 생산 시설과 인프라 구축 등을 위해 2023년부터 10년간 약 2000억 루피(약 3조2500억원)를 투자하기로 했다. 2028년까지는 6개 전기차 모델을 투입하고 현지 판매 네트워크를 활용해 전기차 충전소를 대거 설치할 계획이다. 아후 파이낸스는 기아차는 2025년부터 인도 시장에 현지에 최적화된 소형 전기차를 출시할 계획이라고 밝혔다고 전했다. 분석가들은 리튬을 포함해 EV 공급망에 필요한 인도의 풍부한 천연 자원과 저렴한 인건비로 인해 자동차 제조업체가 인도에서 EV 생산을 고려하고 있다고 지적했다.
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현대차·기아, 인도 시장 공략 본격화…현지 배터리 탑재 전기차 출시
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[신소재 신기술(27)] 전고체배터리 스타트업 타이란신에너지, 초고에너지밀도 셀 공개
- 중국의 신재생 에너지 기업 타이란신에너지(太藍新能源·Talent New Energy)가 초고에너지 밀도를 갖춘 새로운 전고체 배터리 셀을 공개했다. 중국 전기차 전문매체 CNEV포스트는 전고체 리튬배터리 스타트업 타이란신에너지(이하 타이란)는 단일 셀 용량이 120Ah이고 실제 에너지 밀도가 720Wh/kg인 자동차 등급 전고체 리튬 금속 배터리 시제품을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 지난 3일(현지시간) 보도했다. 타이란은 지난 2일 성명에서 이 수치가 리튬 배터리의 단일 셀 용량과 에너지 밀도 부분에서 새로운 업계 기록이라고 밝혔다. 참고로 전기차 제조사 니오(Nio)의 150kWh 반고체 배터리 팩은 베이징 위리온 뉴 에너지 테크놀로지(위리온)의 셀을 사용하며, 용량은 360Wh/kg이다. 니오는 지난달 이 반고체 배터리 팩이 2분기에 출시될 예정이며, 니오 차량에 탑재돼 1회 충전으로 최대 주행 거리(단일 충전 기준)를 1000km 이상으로 늘릴 것이라고 밝혔다. 타이란의 전고체 배터리는 위리온의 반고체 배터리보다 에너지 밀도가 두 배 높기 때문에 대량 생산이 가능하다면 전기차의 주행 가능 거리가 약 2000km에 달할 것으로 예상된다. 전고체 배터리와 반고체 배터리는 모두 차세대 에너지 저장 기술로 주목받고 있다. 두 배터리 기술의 주된 차이점은 전해질의 상태에 있다. 전고체 배터리는 액체나 젤 형태의 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 고체 전해질은 일반적으로 폴리머, 세라믹 또는 복합체로 만들어진다. 고체 전해질은 불연성이기 때문에 전통적인 리튬 이온 배터리보다 화재나 폭발 위험으로부터 더 안전하다. 또한 고체 전해질을 사용함으로써 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있다. 즉, 더 적은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 반고체 배터리는 고체와 액체 성분을 혼합한 전해질을 사용한다. 즉, 부분적으로는 고체 물질을 포함하지만 액체 성분이 일부 존재한다. 반고체 배터리는 전고체 배터리로의 전환을 위한 중간 단계로 볼 수 있다. 타이란은 성명에서 초박막 고밀도 복합 산화물 전고체 전해질, 고용량 양극 및 음극 소재, 전고체 배터리 성형 공정 등 전고체 리튬 배터리의 여러 핵심 기술에서 혁신을 이뤄냈다고 밝혔다. 새로 발표된 배터리의 양극은 고용량, 수명이 긴 리튬이 풍부한 망간 기반 소재를 사용하고 음극은 초광대폭, 초박막이며 높은 사이클 안정성과 다양한 이점을 갖춘 리튬 금속 기반 복합 소재를 사용한다고 회사 측은 설명했다. 타이란은 또 양극 내 이온 및 전자 수송 네트워크를 효율적으로 구축해 양극 내부의 하전 입자 이동을 개선했다고 밝혔다. 아울러 자체 개발한 유연한 층 소재를 통해 배터리의 종합적인 성능 향상을 실현했으며, 이는 기존 리튬 이온 배터리의 주행거리와 안전성 문제 등을 근본적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다고 전했다. 2018년에 설립된 타이란은 전고체 리튬 배터리 및 소재 기술 개발에 주력하고 있다. 2022년 3월 중국 부동산 개발업체 비구이위안(碧桂園·컨트리 가든)으로부터 투자를 유치한 바 있다. 타이란은 산화물 시스템을 기반으로 고체 전해질과 고체 리튬 배터리를 개발했으며 다양한 소재와 반고체 및 전고체 배터리에 대한 기술 파이프라인을 완성했다. 지난해 보도자료에 따르면 1세대 반고체 배터리의 에너지 밀도는 최대 400Wh/kg, 2세대 준고체 배터리는 400Wh/kg에서 500Wh/kg의 에너지 밀도를 달성했다. 타이란은 이러한 1세대 및 2세대 배터리는 여전히 액체 전해질을 포함하고 있으며, 2023년 7월에 3세대 전고체 배터리는 더 이상 액체 전해질을 포함하지 않을 것이라고 말했다.
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[신소재 신기술(27)] 전고체배터리 스타트업 타이란신에너지, 초고에너지밀도 셀 공개
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
- 지금까지의 전기자전거는 재활용이 불가능한 배터리를 장착하고 있었다. 그런데 이런 전기자전거의 시대가 끝날 것이라는 전망이 나왔다. 이러한 변화는 슈퍼커패시터(콘덴서)에 초점을 맞춘 프랑스 제조업체의 혁신 덕분이라고 한다. 프랑스의 루아레 주의 주도 오를레앙에서 인위적인 배터리 재충전이 필요 없는 세계 최초의 전기자전거가 등장했다고 보스턴 에머슨칼리지 학생들이 운영하는 독립 라디오방송국 WECB가 보도했다. 보도에 따르면 'PI-POP'이라는 브랜드의 이 전기자전거는 마이크로모빌리티 산업의 혁신적 변화다. 인위적인 배터리 충전 방식이 아니라면 어떻게 자전거가 전기로 작동할 수 있을까? 그 비밀은 바로 슈퍼커패시터로 구동되는 방식이다. 슈퍼커패시터는 콘덴서 가운데 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로, 전지 기능을 주 목적으로 사용하도록 만들어진 부품이다. 중요한 것은 외부로부터의 충전이 아니기 때문에 특히 기후 변화 대응력이 높다는 점이다. 이러한 친환경 전기자전거의 탄생은 7년간의 고민과 연구, 개발이 있기에 가능했다. 개발팀은 이 자전거가 "사람들에게 필요한 세계 최초의 전기 보조 자전거"라고 강조한다. 작동 원리는 간단하다. 페달을 밟으면 전기 에너지가 생성되고, 이 에너지는 슈퍼커패시터에 저장되며, 시스템이 빠르게 재충전될 때 마법이 일어난다. 평지나 내리막에서 페달을 돌리면 충전되고, 오르막길을 달릴 때는 저장된 전기를 사용해 올라간다. 충전을 위해 전원을 연결하지 않는다. 오직 페달링으로 재충전되는 것이다. 특히 좋은 점은 건강을 위한 운동도 수반한다는 점이다. 평지에서 페달을 돌리면 충전과 함께 신체적인 단련도 동시에 이루어진다. 운동이 필요한 장년 및 노년층에게 더 바람직한 이동성 옵션이 될 수 있다. 신진대사가 활발한 청소년층에게도 도움이 된다. 배터리 자체도 기후 변화에 더 잘 대응할 수 있는 솔루션이다. 전 세계적으로 희귀한 금속이며 재활용도 어려운 리튬에 의존하는 배터리 기반 기존 전기 자전거보다 훨씬 친환경적이다. PI-POP 자전거의 슈퍼커패시터는 재활용성이 높은 탄소, 알루미늄, 셀룰로오스, 폴리머로 구성된다. 배터리 수명도 표준 배터리의 3~5년에 비해 10~15년으로 3배 이상 길어졌다. 친환경 전기자전거의 가격은 2450유로(약 356만원)이다. 획기적인 발전으로 지속 가능하고 환경 친화적인 마이크로모빌리티 옵션을 통해 전기 이동성으로 전환할 수 있는 경계가 더욱 넓어지고 있다는 평가다.
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- IT/바이오
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
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[신소재 신기술(18)] 재충전 가능한 콘크리트 배터리 개발
- 스웨덴에서 시멘트를 재충전 가능한 배터리로 전환하는 데 성공했다. 과학 기술 전문 매체 쿨다운(TCD)과 ZME 사이언스는 21일(현지시간) 스웨덴 찰머스 공과대학교(Chalmers University of Technology) 과학자들은 전기 전도성 섬유를 시멘트 기반 혼합물에 통합하는 방법을 발견했다며 이같이 보도했다. 찰머스 공과대학교의 연구원들은 세계에서 가장 흔한 건축 자재인 시멘트를 배터리로 전환하는 방법을 개발하고 있다. 이 혁신을 통해 콘크리트 슬래브를 배터리로 바꿀 수 있다. 이 개념은 가정과 건물에 전력을 공급하는 방식을 바꿀 수 있을 뿐만 아니라 시멘트 생산으로 인한 전 세계 대기 오염의 약 9%를 상쇄하는 데 도움이 될 수 있다. 21일 ZME사이언스에 따르면 콘크리트 산업은 대기 중으로 배출되는 탄소의 최대 9%를 차지하는 거대한 탄소 배출원이다. 공해는 치매와 뇌졸중 위험 증가와 관련이 있기 때문에 시멘트 충전 배터리는 더 깨끗한 공기와 더 건강한 정신과 신체를 의미할 수 있다. 이 프로젝트에 참여한 연구원 엠마 장(Emma Zhang) 박사는 "우리는 이 기술을 통해 향후 다층 건물의 전체 구간을 기능성 콘크리트로 만들 수 있을 것이라는 비전을 가지고 있다"고 찰머스의 논문 요약에서 밝혔다. 연구팀은 전통적인 표준 시멘트 제조법에 '소량'의 전기 전도성 탄소 섬유를 추가했다. 이를 통해 콘크리트 혼합물에 전도성과 강도를 더했다. 연구팀은 또한 철과 니켈을 각각 양극과 음극으로 사용하는 '금속 코팅 탄소 섬유 메쉬'도 추가했다. 과학자들이 콘크리트 배터리를 만들려고 시도한 것은 이번이 처음은 아니다. 그러나 이 새로운 방법은 에너지 밀도 측면에서 엄청난 발전을 이뤘다. 질량 대비 콘크리트가 저장할 수 있는 에너지의 양은 기존 배터리만큼 많지는 않지만, 찰머스 보고서에 따르면 다른 콘크리트 배터리 개념보다 최대 10배 더 우수하다. 장 박사는 "우리가 개발한 재충전 가능한 이 특별한 아이디어는 이전에 한 번도 탐구된 적이 없다. 이제 우리는 실험실 규모의 개념 증명을 갖게 됐다"고 밝혔다. 이어 "예를 들어 태양 전지 패널과 결합하여 전기를 공급하고 콘크리트 배터리로 작동하는 센서가 균열이나 부식을 감지할 수 있는 고속도로나 교량의 모니터링 시스템을 위한 에너지원이 될 수도 있다"고 말했다. 연구팀은 6번의 충전-방전 주기를 통해 발명품을 실행하여 콘크리트 배터리 혼합물을 완성했다. 이번 연구 결과는 '빌딩스(Buildings)' 저널에 실렸다. 시멘트 배터리는 실험실에서 테스트되었으며 작동했다. 하지만 에너지 밀도는 그다지 높지 않다. 현재는 평방미터당 7Wh(와트시), 리터당 0.8와트시에 불과하다. 이에 비해 스마트폰과 전기차에 전력을 공급하는 리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 무려 250Wh/L~700Wh/L에 달한다. 상업용 배터리보다 시멘트 베터리 밀도가 훨씬 낮지만 콘크리트 건물은 거대하기 때문에 가치가 있다. 이론적으로 새 건물의 대형 콘크리트에 상당한 양의 콘크리트 배터리를저장할 수 있다. 구상되는 시멘트 배터리 애플리케이션은 LED 전원 공급부터 원격 위치의 4G 연결 제공, 심지어 콘크리트 인프라를 부식으로부터 보호하는 것까지 다양하다. 장 박사는 "예를 들어 태양전지 패널과 결합해 전기를 공급하고 콘크리트 배터리로 작동하는 센서는 균열이나 부식을 감지할 수 있는 고속도로나 교량의 모니터링 시스템을 위한 에너지원이 될 수도 있다"고 말했다. 연구팀은 요약문에서 시멘트 배터리의 실험적 조합이 상용화되기 전에 더 많은 테스트가 필요하다는 점을 인정했다. 연구팀의 루핑 탕(Luping Tang) 교수는 "우리는 이 개념이 미래의 건축 자재가 재생 에너지원과 같은 추가 기능을 갖도록 하는 데 크게 기여할 것이라고 확신한다"고 말했다. 한편, 미국 내 전문가들은 에너지 저장 솔루션을 개발하기 위해 자체적인 콘크리트 제조법을 연구하고 있다. 매사추세츠 공과대학의 연구원들은 시멘트, 물, 카본 블랙이라는 물질을 사용해 슈퍼커패시터(또다른 배터리로 전기 에너지를 저정하는 장치)를 만들어 집의 기초를 배터리로 전환하고 있다. 슈퍼커패시티는 화학 반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 게면에서의 이온 이동이나 표면 화학 반응을 통해서 작동한다. 불과 몇 초 내의 빠른 충전과 방전이 가능하며 수십만 번의 충전과 방전 사이클을 견딜수 있는 긴 수명과 안정성 등이 특징이다. 하지망 아직 배터리만큼 높은 에너지밀도를 가지고 있지 않아 모든 뷴야에 대체할 수 없다. 이러한 발명은 미래를 위한 여러가지 잠재력을 가지고 있다. 그러나 최대 100년까지 지속될 수 있는 콘크리트 구조물의 수명에 맞춰 배터리의 수명을 연장하고 효과적인 재할용 방법을 개발해야 하는 과제를 안고 있다.
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[신소재 신기술(18)] 재충전 가능한 콘크리트 배터리 개발
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[신소재 신기술(15)] 배터리 스타트업 코어셸, 주행거리 희생 없는 저렴한 LFP배터리 선봬
- 배터리 소재 스타트업인 코어쉘(Coreshell)은 저렴한 리튬 이온 배터리 제조 기술을 개발했다고 발표했다. 미국 기술전문매체 티크크런치는 15일(현지시간) 코어쉘이 야금용 실리콘을 활용한 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극으로 만든 전기차 배터리를 내년부터 양산에 들어간다 보도했다. 회사에 따르면 kWh당 최대 30% 저렴한 비용으로 비교할 수 없는 충전 성능과 안전성을 갖춘 배터리를 만들 수 있다. 야금 등급 실리콘은 고순도 실리콘보다 저렴할 뿐만 아니라 일반적으로 리튬 이온 배터리에 사용되는 흑연 비용의 약 절반에 불과하다는 설명이다. 현재 전기자동차(EV) 보급의 가장 큰 장애물 중 하나는 비용이다. 소비자들은 현재 대부분의 전기자동차는 휘발유 차량보다 가격이 높아 구매를 망설이고 있다. 실리콘은 리튬이온배터리의 음극 단자인 양극에서 흑연을 대체할 수 있는 잠재력이 있다. 실리콘과 흑연 모두 배터리가 충전 중일 때 리튬 이온을 받아들이고 저장한다. 실리콘은 훨씬 더 많은 양의 전기를 저장할 수 있지만 단점이 있다. 충전할 때 양극이 부풀어 오르는 경향이 있다. 흑연 음극은 약간 부풀뿐 크게 팽창하지는 않는다. 하지만 실리콘 양극은 충전할 때 풍선처럼 부풀어 원래 크기의 몇 배까지 팽창할 수 있다. 이를 보완할 수 있는 소재가 없으면 충전과 방전을 반복하면 양극이 무너질 수 있다. 실리콘 음극 기술 개발 경쟁 이에 실리콘의 배터리 성능 향상 잠재력을 인식한 여러 스타트업은 실리콘의 팽창 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 대부분의 접근 방식은 실리콘의 팽창 특성을 수용하기 위해 특수한 미세 구조를 사용한다. 이들 기업은 자체 개발 배터리를 제조하기 위해 더욱 정제되고 비용이 높은 실리콘을 사용한다. 결과적으로 실리콘 음극은 현재까지 가격 프리미엄을 보다 쉽게 흡수할 수 있는 소비자 전자 제품 및 고급 전기자동차 시장을 타겟으로 했다. 코어쉘은 이전에는 다양한 배터리 재료의 성능 저하를 늦추는 코팅 기술에 주력했지만, 현재는 실리콘 전문 기업으로 전환했다. 조나단 탄 코어쉘 공동 설립자 겸 최고경영자(CEO)는 테크크런치와의 인터뷰에서 "우리는 2년 전 야금용 실리콘 분야에서 획기적인 발전을 이루었다"라고 말했다. 그는 야금용 실리콘 코팅은 충전 및 방전 사이클을 통해 재료를 유지하는 데 도움이 되는 탄력적인 특성을 가지고 있으며 표면 저하도 방지한다고 강조했다. 탄 CEO는 "시장에 출시한 이 기술은 내년부터 상용화에 집중할 것"이라고 밝혔다. 야금 등급 실리콘, 흑연 비용의 절반 탄 CEO는 지난 14일(현지시간) 국제 배터리 세미나의 프레젠테이션에서 야금 등급 실리콘은 고순도 옵션보다 저렴할 뿐만 아니라 일반적으로 리튬 이온 배터리에 사용되는 흑연 비용의 약 절반에 불과하다고 말했다. 코어쉘은 이번 주 금속 생산업체인 페로글로브와 야금용 실리콘 공급 계약을 체결했다. 야금용 실리콘은 전 세계 흑연 공급망을 쥐고 있는 중국을 벗어날 수 있는 지정학적 파급 효과도 있다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스에 따르면 전 세계 흑연 음극 공급망의 4분의 3이 중국을 통과한다. 이로 인해 배터리 제조업체와 자동차 제조업체는 곤경에 처해 있다. 미국에서 전기차에 대한 세금 공제 혜택을 받으려면 인플레이션 감축법(IRA)에 따라 배터리 소재의 최소 비율을 미국산 또는 미국과 자유무역협정을 맺은 국가에서 조달해야 한다. 이 비율은 2028년에 90%까지 늘어날 예정이다. 실리콘은 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있기 때문에 동일한 용량의 배터리는 흑연에 비해 재료가 더 적게 들어간다. 코어쉘은 이를 감안해 미국이 수요를 충족하기에 충분한 금속 실리콘을 보유해야 한다고 추정했다. 또한 금속 실리콘은 흑연보다 가격이 저렴하기 때문에 중국산 흑연을 완전히 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극 코어쉘이 생산하는 첫 번째 제품은 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극이 될 예정이다. LFP 음극은 니켈-망간-코발트(NMC) 등 전기차에 사용되는 다른 화학 물질보다 저렴하고 안전하며, 중국 외 지역에서 쉽게 구할 수 있다. 이러한 이점에도 불구하고, 자동차 제조업체들은 NMC에 비해 에너지 밀도가 낮다는 점 때문에 LFP의 광범위한 적용을 망설여 왔다. 그러나 실리콘 음극과의 결합은 이러한 에너지 밀도의 차이를 해결할 것으로 보인다. 코어쉘은 실리콘 음극을 사용함으로써, 흑연 음극을 사용하는 기존의 NMC 배터리에 비해 LFP 배터리가 경쟁 우위를 가질 수 있다고 전망했다. 한편, 코어쉘은 기술을 확장하고 상용화해야 하는 과제가 있다. 이 과정은 쉽지 않으며, 초기 시장은 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 듄 버기 같은 e-모빌리티 분야가 될 것으로 보인다. 이와 관련해, 코어쉘은 1960년대 상징적인 듄 버기를 제작한 마이어스 맨스(Meyers Manx)와 파트너십을 체결했다. 현재는 자체적으로 재료를 생산하고 있으나, 기술을 라이선스하고 공급업체와 더 긴밀히 협력하는 방안에도 열려 있다. 이 회사는 2025년까지 파트너사에 첫 번째 샘플(A-샘플)을 제공할 계획이다. 또한 10년 내에 자사의 기술이 전기차에 탑재되기를 기대하고 있다. 경쟁 업체인 실라(Sila)와 그룹 14(Group14)도 2025년까지 상업 생산을 목표로 하고 있다. 실리콘 음극 재료는 현재 비용이 더 높지만, 대량 생산과 축적된 경험을 통해 비용을 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 자동차 제조업체들에게 이는 매력적인 옵션이 될 수 있다. 모든 배터리 혁신이 시장의 요구를 충족시키는 것은 아니지만, 리튬 이온 배터리 기술이 비용 효율적으로 계속 발전하려면, 다양한 접근 방식이 필요하다. 코어쉘의 기술이 성공적으로 입증된다면, 중국에 대한 의존도를 줄이면서도 비용 효율적인 배터리 개발로 나아가는 새로운 방향을 제시할 수 있다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(15)] 배터리 스타트업 코어셸, 주행거리 희생 없는 저렴한 LFP배터리 선봬
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리튬이온배터리 4대 핵심 소재 시장, EV 배터리·메탈 가격 하락으로 17.4% 급감
- 지난해 전기자동차(EV) 시장은 하반기에 수요 둔화에도 불구하고 30% 이상의 성장률을 기록했다. 하지만 리튬이온 배터리 소재 업체들은 배터리 가격 하락과 리튬 및 메탈 가격 하락으로 인해 역성장을 경험했다. 15일 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 지난해 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등 리튬이온 배터리의 4대 핵심 소재 시장 규모는 600억 달러(약 79조 7820억원)로 전년(726억달러, 약 96조 5290억원)) 대비 17.4% 감소했다. 배터리 가격 또한 13.4% 감소했다. 특히, 배터리 가격 하락률보다 소재 가격과 메탈 및 원자재 가격 하락률이 더욱 컸다. SNE리서치는 이로 인해 대부분의 소재 업체들은 지난해 하반기에 역성장을 경험했으며, 올해 상반기에도 재고 물량 확대와 시장 성장 둔화 추세가 지속될 것으로 예상된다고 진단했다. 반면, 전기차 시장은 고금리로 인한 경기 침체와 대중화 이전의 일시적인 수요 둔화(캐즘·Chasm, 깊은 틈)에도 불구하고 여전히 30%대의 성장률을 기록했다. 지난해 전기차 판매량은 1407만 대에 달하며, 전년 대비 33.5% 성장했다. 전기차 배터리 사용량 역시 전년의 503기가와트시(GWh)에서 698GWh로 38.8% 증가했다. 전기차 및 배터리 시장과 동반 성장을 기대했던 소재 업체들은 올해 원가 절감과 수익성 개선, 그리고 중국의 저가 경쟁에 대응하기 위한 기술력 확보에 직면하게 됐다. 또한, 중국에 대한 원재료 의존도를 낮추기 위한 공급망 다양화, 자체 기술 내재화 비율의 증가, 인수합병(M&A) 및 기술 협력 협약(MOU)을 통한 기술 격차 해소, 그리고 차세대 신기술의 선점을 위한 개발이 필요해졌다. SNE 리서치는 "최근 배터리의 핵심 원료인 리튬과 니켈의 가격이 상승세를 보이고 있다"며 이는 소재 업체들의 실적 회복에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다고 밝혔다. 또한 "한국의 주요 배터리 제조업체 3곳의 생산설비에 대해 지속적인 투자는 소재 업체들이 판매량을 확보하는 데 도움이 될 것으로 예상된다"고 전했다. 한편, SNE리서치가 지난 11일 발표에서 지난해 글로벌 에너지저장시스템(ESS)용 리튬이온배터리(LiB) 출하량이 전년 대비 53% 성장한 185기가와트시(GWh)였다고 보고했다. 지역별 수요 분석에 따르면, 중국이 84GWh로 전체 시장의 약 45%를 차지하며 가장 큰 비중을 보유했다. 북미 지역은 55GWh로 전체의 30%를 차지했으며, 유럽과 기타 지역은 각각 23GWh로 시장의 12% 점유율을 기록했다. 업체별 성장률을 살펴보면, 리튬 인산철(LFP) 배터리를 기반으로 하는 중국의 배터리 제조업체들이 특히 눈에 띄는 성장을 보였다. 출하 실적 및 시장 점유율 상위 1위부터 5위까지 모두 중국 업체들이 차지했으며, 이들 다섯 업체의 점유율은 전체의 78%에 달했다. 중국의 CATL이 42% 성장해 74GWh로 전년에 이어 1위를 유지했고, BYD(비야디)가 57% 증가한 22GWh로 2위, 이브(EVE)가 110% 성장해 21GWh로 3위를 차지했다. 4위인 REPT와 5위인 하이티움도 각각 100%와 160%의 눈에 띄는 성장률을 기록했다. 국내 업체 중에서는 삼성SDI와 LG에너지솔루션이 각각 6위와 7위에 올랐다. 그러나 삼성SDI의 성장률은 전년 대비 0%로 제자리 걸음을 걸었고, LG에너지솔루션은 -11%로 출하량이 감소했다. 이에 따라 양사의 시장 점유율은 2022년 14%에서 지난해 9%로 하락했다. SNE리서치에 따르면, ESS 시장에서 미국 인플레이션 감축법(IRA)의 외국 우려 기업(FEOC) 규정이 적용되지 않아 중국산 배터리에 대한 제한이 없는 상태다. 이로 인해 가격 경쟁력이 높은 중국 제품이 글로벌 시장을 지배하고 있다고 진단했다. 한편, SNE리서치는 오는 21일부터 26일까지 한국과학기술회관에서 세미나를 개최할 예정이다. 이 자리에서는 전기차와 배터리 시장, 4대 핵심소재 시장의 중요 이슈들과 차세데 소재 기술의 최신 동행 등을 논의할 계획이다.
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리튬이온배터리 4대 핵심 소재 시장, EV 배터리·메탈 가격 하락으로 17.4% 급감
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국제우주정거장 폐기 배터리, 지구 대기권 재돌입…위험성 논란
- 약 3톤에 달하는 폐배터리가 지구 대기권에 재진입하며 역대 가장 무거운 국제우주정거장(ISS) 쓰레기 귀환을 기록했다. 과학 기술 전문매체 기즈모도는 12일 국제 우주 정거장에서 사용했던 폐기 배터리 묶음(팔레트)이 지난 3월 8일 멕시코 만 상공에서 지구 대기권에 재돌입했다고 12일 보도했다. 이 폐기물 배터리 묶음은 무게가 약 2.9톤에 이르며, 9개의 배터리로 구성되어 있다. 2021년 3월 로봇 팔 캐나다암2(Canadarm2)에 의해 우주로 던져진 이후 무연소 재돌입 상태로 지구 궤도를 맴돌고 있다. ISS 쓰레기를 추적해온 아마추어 천체 물리학자 조나단 맥도웰에 따르면, 이 폐기물은 지난 3월 8일 오후 3시 29분경 칸쿤과 쿠바 상공 어딘가에서 마침내 지구 대기권에 재돌입했다. 재돌입 시 전체 폐기물이 소멸되었는지 또는 일부 파편이 남아 있는지는 아직 명확하지 않다. 유럽우주국(ESA)은 재돌입 과정을 모니터링했으며 일부 파편이 지상에 떨어질 가능성이 있지만 사람을 맞을 확률은 매우 낮다고 추정했다. 현재까지 이 물체의 지구 귀환으로 인한 인명 피해나 재산 피해 보고는 없었다. ESA에 따르면 재진입은 남위 -51.6도에서 북위 51.6도 사이에서 발생한다. 주로 대기 항력 수준의 변동으로 인한 큼 불확실성으로 인해 더 정확ㅇ한 예측은 불가능하다는 설명이다. 이 팔레트는 국제우주정거장에서 폐기된 가장 큰 물체다. 2020년 5월 일본 우주화물선에 의해 우주정거장으로 룬반됐으며 우주 비행사들이 기존 니켈-수소 배터리를 새로운 리튬-이온 배터리로 교체하도록 돕기 위한 것이었다. 이 배터리는 우주 정거장의 태양 전지 패널에서 수집된 에너지를 저장했다. 원래 계획은 폐기된 배터리를 일본 HTV 화물선 내부에 넣어 안전하게 처리하는 것이었다. 하지만 국제우주정거장에서 이러한 장비 폐기 처리가 지연됨에 따라 NASA는 우주 정거장의 로봇 팔을 사용하여 단순히 화물 팔레트 안에 배터리를 던져 지구 대기권에 무연소 재돌입하도록 했다. 폐기물 팔레트와 같은 거대한 물체의 무연소 재돌입은 비교적 드문 일이며 지구 대기권을 통해 소멸하는 대부분의 물체는 보통 흔적도 남지 않고 땅에 닿기 전에 불타서 소실된다. 대부분의 우주선, 발사체, 운영 하드웨어는 재진입과 관련된 위험을 제한하도록 설계됐다. 유럽 우주국에 따르면 우주 기관들은 단일 무연소 재돌입 사고에 대한 사상자 발생 위험 기준치를 1만분의 1로 설정하고 있다. 우주 산업이 계속 성장함에 따라 규칙을 준수하는 사람들을 모니터링 하는 것이 더 어려워질 수 있으며, 이는 결국 새로운 규제로 이어질 수 있다.
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국제우주정거장 폐기 배터리, 지구 대기권 재돌입…위험성 논란
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