인스타 좋아요 늘리기 UNIST, 전기차 배터리 출력 75% 높인 전극 개발···주행거리·출력 동시 확보

인스타 좋아요 늘리기 전기차 주행거리 확대의 걸림돌로 지적돼 온 출력 저하 문제를 해결할 배터리 전극 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 주행거리가 늘어나도 오르막길 가속에서 힘이 떨어지지 않는 전기차 개발에 청신호가 켜졌다.
울산과학기술원(UNIST)은 정경민 에너지화학공학과 교수팀이 전기차에 사용되는 배터리 출력을 기존 대비 약 75% 높인 대용량 전극을 개발했다고 5일 밝혔다.
전기차 시장에서 핵심 경쟁력으로 꼽히는 요소는 주행거리다. 이를 늘리기 위해 배터리 전극을 두껍게 쌓는 ‘후막 전극’ 기술이 활용되지만, 전극이 두꺼워질수록 리튬이온 이동 경로가 길어지고 구조가 복잡해져 순간 출력이 저하되는 한계가 있었다. 이로 인해 오르막길 가속 등 고출력이 필요한 상황에서 성능 저하가 발생해 왔다.
정 교수팀이 개발한 전극은 면적당 용량이 10㎃h/㎠에 달하는 고용량임에도 우수한 출력 성능을 유지하는 것이 특징이다. 30분 이내 완전 충·방전이 이뤄지는 고출력 조건에서 기존 전극의 면적당 용량이 0.98mAh/㎠에 그친 반면, 새 전극은 1.71㎃h/㎠를 기록했다. 짧은 시간에 활용 가능한 전기 에너지가 약 75% 증가한 셈이다.
연구팀은 전극 내부 기공 구조에 주목해 새로운 전극 설계 방식을 제시했다. 전극에는 리튬이온 이동이 비교적 원활한 큰 기공(입자 간 기공)과, 도전재·바인더가 뭉치며 형성되는 미세 기공(CBD 구조)이 공존하는데, 이 가운데 미세 기공이 이온 이동을 방해한다는 점에 착안했다.
정 교수팀은 이중공극 전송선 모델(DTLM)을 자체 개발해 제조 공정과 도전재 함량을 정밀하게 조절하는 방식으로 전극 내부 구조를 최적화했다. 이를 통해 고용량과 고출력을 동시에 구현하는 데 성공했다.
정 교수는 “이번 성과는 설계 난도가 높은 리튬인산철(LFP) 배터리 등 차세대 배터리 기술 개발에도 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 에너지·환경 분야 국제 학술지인 Advanced Energy Materials에 게재됐다.
현대위아가 2028년 상용화를 목표로 로봇과 설비 자동화를 결합한 ‘무인 자동화 사업’을 본격 확대한다. 지난해 2500억원이던 자동화 사업 부문 매출은 2028년 4000억원으로 확대하는 것이 목표다.
백익진 현대위아 모빌리티솔루션사업부 상무는 7일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 ‘CES 2026’ 현장 인터뷰에서 “물류시스템에 있어 입고부터 출하까지 ‘완전 무인 자동화’하는 계획을 2028년까지 완료하려 하고 있다”고 밝혔다.
다크팩토리란 인간의 개입 없이 로봇과 인공지능(AI)만으로 24시간 가동되는 ‘완전 무인 자동화 공장’을 말한다. 사람이 없기 때문에 조명을 켤 필요도 없어 ‘다크팩토리’(암흑공장)이라고도 불린다. 백 상무는 “이를 먼저 현대위아 창원공장에 시범 적용해 볼 생각”이라며 “다크팩토리 개발을 2028년도에 완료해 상용화는 그때부터 가능하다고 본다”고 덧붙였다.
그는 “(완전 무인 자동화는) 로봇만으로는 한계가 있기 때문에 설비가 함께 받쳐줘야 한다”며 “로봇과 설비 자동화라는 두 축을 하나로 엮어 궁극적으로 ‘로봇을 통한 자동화’로 나아가는 게 (현대위아) 모빌리티솔루션사업부의 방향성”이라고 말했다. 이 부서는 크게 로봇의 개발과 적용을 담당하는 ‘로봇사업실’과 공장 자동화 설비·시스템 구축을 맡은 ‘스마트팩토리’(SF) 사업실로 구성된다.
또 완전 자동화를 위해 인공지능(AI) 기술이 적용돼야 한다고 봤다. 백 상무는 이를 위해 AI 기술로 물류 로봇이 최적의 경로로 이동하는 기술, 고장을 진단해 자동 복구할 수 있는 기술도 연구하고 있다고 설명했다. 아울러 ‘디지털 트윈’(공장 등 현실을 가상세계에 쌍둥이처럼 구현하는 기술)으로 사무실에서도 현장을 실시간으로 확인하고 사전 시뮬레이션(모의실험)이 가능하도록 준비하고 있다고 전했다.
이날 현대차그룹은 주요 임원 130여명과 함께 그룹 최고 전략 회의인 ‘글로벌리더스포럼’(GLF)를 열고 다크팩토리 관련 논의를 한 것으로 알려졌다. 현대위아는 관련 기술 개발을 선행적으로 진행하고 있다.
백 상무는 “현대위아는 공장에서의 물류 자동화에 집중하고 있다”며 “향후 (그룹의) 다크팩토리에 현대위아도 일정 부분 기여할 계획”이라고 밝혔다. 또 “현대차도 다크팩토리에 대해 ‘스텝 바이 스텝’(단계적)으로 진행하고 있다”며 “우리의 실증·검증된 기술들이 바로 채용될 수 있도록 하고 있다”고 말했다.
인력 감축에 대해서는 선을 그었다. 백 상무는 “물류 자동화로 20% 정도의 생산 효율성을 높일 수 있다”며 “사람을 대체한다기보다 로봇이 사람과 함께 일할 수 있게 하는 것이 목표”라고 말했다. 사람이 하기 힘들고 어려운 일 위주로 로봇을 투입해 현장의 안전성을 높이는 게 목표라는 것이다.
백 상무는 “로봇, 물류 자동화는 경쟁이 치열한 시장”이라며 “우리도 자체 모델을 개발해 경쟁력을 갖추고 경쟁에서 이기기 위해 계속 노력하고 있다”고 말했다. 그러면서 “고객들의 현장을 개선해주고 효율을 높여주는 것, 거기에서 우리의 로봇을 활용해 고객들의 생산성과 효율을 높여주는 방향으로 움직이려고 한다”며 “이렇게 해야 중국이나 저가 업체들과의 경쟁에서 이길 수 있다”고 말했다.

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