엔엠테크, 원천기술로 실리콘 음극재 양산 성공..."해외시장서 통했다"

김동현 엔엠테크 대표/사진=권현수기자

이차전지에 들어가는 양극재 용량의 한계성 때문에 실리콘 음극재가 차세대 소재로 부각되고 있다. 시장 규모는 2026년까지 25조 2000억 원에 달할 전망이다.

㈜엔엠테크가 국내 원천기술로 실리콘 음극재 기술혁신을 도모해 기대를 모은다. 엔엠테크는 두 가지 특허 기술로 실리콘 음극재를 획기적으로 개선했다.


핵심기술은 '수열합성 방식'을 활용한 음극재 제조다. 고체와 고체의 결합을 통해 만들던 음극재 제조방식을 액체(Sicl4)와 액체(Ethylene glycol)를 결합한 화학반응으로 바꿔 원자재 원가를 절감했다. 제조공정도 저온 열처리 공정으로 온도를 2000도 이상(기존 방식)→450~700도 낮춰 공정비용을 대폭 절감했다. 국내 대기업에서 개발한 음극재와 견주면 가격경쟁력 면에서 봐도 30% 이상을 압도한다.

실리콘 음극재의 난제인 부피팽창 문제도 '리듐도핑'으로 해결했다. 실리콘 음극재는 최대 용량이 1g당 950mAh까지 올라간다. 순수 실리콘은 흑연보다 용량이 10배 크지만, 순수 실리콘만 사용해 음극재를 만들면 리튬이 드나들면서 부피가 팽창해 안정성이 떨어진다.

엔엠테크는 Siox분말에 수산화리튬분말을 혼합해 부피팽창을 억제한다. 이는 안정성뿐만 아니라 '비가역 향상' 즉, 전기차용 배터리의 충전 효율성을 20% 이상 향상했다.


김동현 엔엠테크 대표는 "용량, 초기효율, 수명, 가격경쟁력 등 모든 면에서 국내외 실리콘 음극재 개발사들과 견주었을 때 뛰어난 제품 경쟁력을 확보했다"면서 "중국 B사를 통해 양산 적합성 테스트도 모두 통과했으며, 95% 이상 배터리 효율성(Full-cell)도 증명했다"고 강조했다.

김동현 엔엠테크 대표가 중국 패러시스가와 업무협약을 맺었다/사진제공=엔엠테크

엔엠테크의 독보적인 기술력은 해외시장에서 먼저 통했다. 엔엠테크 음극재는 중국 배터리 기업, 이탈리아 중장비 기업과 함께 상용화해 오는 9월 세계시장에 첫선을 보인다.

지난 5월 중순 중국 배터리 제조사 패러시스(Farasis Energy)와 전기자동차용 배터리 신규 음극소재 적용에 관한 업무계약을 맺었다. 앞으로 엔엠테크가 제조한 신규 음극소재 샘플을 패러시스에 전달하고, 양산 적용 평가와 기술지원에 나선다. 패러시스는 연간 매출 2조 5000억원을 내고 있으며, 2020년 상하이 증시에 상장했다.

또한 5월 말에는 이탈리아 중장비 기업과 업무협약을 맺었다. 엔엠테크의 기술이 적용된 음극 소재를 활용, 패러시스를 통해 'Battery Cell OEM 생산'을 진행한다. 이어 한국에서 최종 패키징(packaging) 작업을 거쳐 배터리 완제품을 이탈리아 기업에 공급하는 방식으로 상용화한다.

김동현 엔엠테크 대표가 이탈리아 중장비회사와 업무협약을 맺었다./사진제공=엔엠태크

김 대표는 "곧 세계시장에 우리의 원천기술로 만든 실리콘 음극재의 상용화를 선보일 예정"이라며 "올해 하반기에는 국내 공장과 생산라인을 구축할 예정이며, 보유 중인 자동화 공정 기술과 연간 100톤 생산 경험을 바탕으로 음극재 양산을 본격화할 것"이라고 설명했다.

그러면서 "음극재의 주요 평가 지표는 용량, 가격경쟁력, 수명, 안정성, 출력 등 다섯 가지다. 지속적인 연구개발로 이 주요 평가 지표를 모두 충족하는 완성도 높은 실리콘 음극재를 계속 선보여 이 시장을 선도할 것"이라며 "앞으로는 국산 원천기술로 전기차 배터리를 개발하는 등 사업영역도 확장할 계획"이라고 포부를 밝혔다.

김 대표는 한양대 신소재공학부에서 석·박사 학위를 받았으며, 포스코 기술연구소에 근무했다. 국내 신소재 연구개발, 배터리 음극 소재 연구개발 분야에서 손꼽히는 전문가다. 상용화가 가능한 다수의 특허 기술을 보유 중이며 배터리 용량을 늘리고 효율 개선을 위해 사용하는 SiOx(실리콘 산화물) 이차전지 음극 소재 양산을 성공시키면서 업계에서 주목받고 있다.

또한 영국 국제인명센터(IBC), 미국인명정보기관(ABI)과 함께 세계 3대 인명사전 발행기관인 미국 '마르퀴스 후즈후'가 발행하는 세계 최고권위 인명사전 마르퀴스 후즈후 인더월드 리딩 프로페셔널 부문에도 등재됐다. 리딩프로페셔널은 세계 나노 재료 연구 분야를 선도하는 인물을 다룬다.

김동현 엔엠테크 대표/사진=권현수기자