SK이노, 美 업체와 ‘오픈이노베이션’…차세대 배터리 핵심소재 개발

SK이노베이션이 차세대 배터리 핵심 소재 개발을 위해 첫 번째 ‘오픈 이노베이션’(개방형 혁신)에 나선다. 미래 핵심기술을 확보해 급속 성장하고 있는 미래 전기차 배터리 사업에서 주도권을 갖는다는 복안이다.

SK이노베이션은 미국 캘리포니아 버클리에서 18일 오후 4시(현지시각) 미국 배터리 기술 개발 업체인 폴리플러스 배터리 컴퍼니와 리튬 금속(Li Metal) 전지 개발을 위한 공동 개발 협약(Joint Development Agreement)을 체결했다고 밝혔다.

이번 협약을 통해 SK이노베이션은 폴리플러스의 전도성 유리 분리막(Conductive Glass Separator) 연구 개발에 자금을 투자한다. 향후 지분 투자 및 기술 라이선스 확보 옵션도 검토하고 있다.

폴리플러스는 캘리포니아 버클리에 본사를 두고 있는 배터리 기술 개발 업체로, 전도성 유리 분리막 기술은 리튬 금속 전지 상용화를 가능케 할 핵심 기술로 평가 받는다. 이 기술은 폴리플러스가 보유한 보호 리튬 전극(Protected Lithium Electrode) 기술 중 하나로, 이 기술은 2011년 타임지가 선정한 ‘2011년 최고의 발명품’ 중 하나로 선정된 바 있다.

SK이노베이션은 오는 2021년 하반기까지 전도성 유리 분리막에 대한 연구를 마무리 하고 리튬 금속 전지 개발에 기술을 적용한다는 계획이다.

리튬 금속 전지는 흑연대비 10배 이상의 용량을 지닌 리튬 음극을 사용하기 때문에 에너지 밀도가 약 1000Wh/ℓ 수준으로 일반 리튬 이온 전지보다 2배 가량 높은 미래 전기차 배터리 모델 중 하나다. 다만 배터리 충전 과정에서 음극 표면에 리튬이 적체되는 덴드라이트(Dendrite)가 발생하며 분리막을 통과, 훼손해 결국 화재가 일어난다는 한계가 있다. 덴드라이트는 금속 표면 어느 한 부분에 비정상적으로 생성되는 나뭇가지 모양의 결정이다.

전도성 유리 분리막은 이러한 덴드라이트가 분리막을 통과하지 못하도록 억제해 리튬 금속 전지를 안정화 시킨다는 점에서 향후 상용화를 위한 핵심 소재로 구분된다.

특히 이번 협약은 SK이노베이션 기술혁신연구원이 작년부터 추진 중인 ‘오픈 이노베이션’ 방식을 통해 기술을 확보하는 첫 번째 사례라는 의미가 있다. ‘오픈 이노베이션’은 기업이 업체, 대학, 연구기관과 컨소시움을 구축하는 등 외부 전문가와의 협업을 통해 미래 기술 투자에 대한 불확실성을 효과적으로 줄이는 기술 확보 방식이다.

오픈 이노베이션은 빠른 의사 결정을 통한 리스크 최소화가 가능하고 기술 보유 업체와 연대해 개발 속도를 가속화할 수 있다. 빠르게 진화하는 기술 개발 트렌드를 반영해, 적시에 기술을 확보할 수 있기 때문에 바이오·제약, 친환경에너지 소재 업계에서 주로 활용된다.

SK이노베이션은 이번 투자 협약과 같은 사업 협력 생태계 확장을 지속적으로 시도할 계획이다. 지난 2017년부터 미국, 유럽 소재 주요 연구소, 대학과의 네트워크 구축을 통해 연구개발 협력 생태계를 구축해 왔다. 이 외에도 배터리 메탈 리사이클링, 친환경소재 개발 등에 대한 연구개발 협력 연대를 구축 중이다.

SK이노베이션 이성준 기술혁신연구원장은 “빠르게 진행되는 미래 전기차 배터리 사업에서 주도권을 갖기 위한 차세대 핵심 역량은 기술력”이라며 “앞으로도 오픈 이노베이션을 활용해 다양한 외부 단체와 협력을 넓혀 나갈 것”이라고 강조했다.

한편 SK이노베이션은 작년 배터리 사업에 대한 집중 투자를 결정, 국내를 비롯한 중국 창저우, 헝가리 코마롬, 미국 조지아 지역에 배터리 생산 설비를 구축 중이며, 2025년까지 추가 수주를 통해 총 생산량을 60GWh까지 확대시킬 계획이다.

▲SK이노베이션 배터리 셀 생산 모습 (사진 제공=SK이노베이션)