리튬 밧데리 및 수소 클러스터의 중요성

구 자 문 한동대 교수
  포항은 1970년대 초반부터 철강산업도시로 발전해왔는데, 몇 년전부터 2차전지 단지들이 들어서고 있다. 그 규모가 건물 한 두개가 아닌 포스코 철강산업단지 만큼이나 큰 대형단지들로 구성되고 있는 것이다. 포항은 기존의 600만평 산업단지에 추가로 600만평 이차전지와 수소 클러스터 산업단지 개발을 추진해 나가고 있다. 포항시는 기존의 철강산업 외에 몇 개 산업을 미래성장동력으로 적극 육성하고 있는데, 이른바 ‘포항시 4+1 핵심산업 육성전략’이다. 그 핵심 산업에는 a) 배터리 (이차전지) b) 바이오·헬스 c) 수소연료전지 d) 철강고도화 e) 환동해 해양관광 등이 있다. 이 가운데 연료전지는 청정수소 전주기 생태계 구축을 위한 핵심 수단으로 불리고 있다.

  이차전지(Secondary Cell)는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지 형태로 바꾸어 저장해 한번 사용할 수 있게 만든 일차전지를 반복 재사용할 수 있게 한 전지이다. 전지로 전지를 충전해야 하는 비효율적인 절차는 이젠 생략할 수 있게 되었고, 충전과 방전을 반복하면서 재사용할 수 있는 이차전지의 가격은 1회용보다 몇 배에서 몇 십배 비싸지만 대개 500회 이상의 재사용을 보장한다. 이차전지는 기존의 자동차에서 주로 사용되어 온 납축전지, 워크맨 등의 오래된 가전제품에서 사용되던 니켈 카드뮴 전지(NiCd)와 니켈수소 전지(NiMH), 현대의 스마트폰을 비롯한 각종 가전제품과 전기자동차에서 사용되는 리튬 이온 전지(Li-ion) 등이 있다.

  리튬을 주 소재로 하여 만들어진 전지는 스마트폰을 비롯한 휴대기기, 전기자동차 등에 쓰이며 현재 가장 쉽게 접할 수 있는 전지이다. 기존의 NiCd 나 NiMH 전지들보다 전압과 용량이 커서, ‘에너지 고밀도’ 전지가 필요한  휴대기기용으로 적극 사용되고 있다. 공용규격으로는 CR123의 충전판인 RCR123, 18650, 21700 등이 있다. 형태에 따라 구분하기도 하고, 전해질, 양극재, 음극재의 재료 등에 따라 구분하기도 하는데, 근래에는 좀 더 안전하고 용량 높은 전고체 (All Solid State) 전지가 개발되고 있다.  

  요즈음 첨단 무기관련 정보를 검색하다 보니, 우리나라에서 추진하고 있는 리튬전지 잠수함을 알게 되었다. 잠수함은 3면이 바다로 둘러싸이고 거대 군사력을 지니고 빠르게 물량을 늘려가는 중국의 위협에 대처하기 위해 꼭 필요한 무기인데, 우리나라는 핵잠수함 건조 능력과는 무관하게 국제적으로 이를 생산할 수 없게 되어 있다. 이는 핵폭탄 제조능력과 관계없이 우리나라가 핵폭탄을 제작 및 보유할 수 없는 것과 마찬가지이다. 지금까지 우리 해군은 디젤잠수함을 성능좋게 제작운용해 오고 있었는데, 이는 에너지 보급 한계 및 소음과다로 잠함능력에 한계를 보이고 있다.

  우리도 원자력잠수함을 가져야 연료 보급 없이 1년이든 2년이든 해저에서 작전을 수행할 수 있는 것인데, 첨단의 소형 원자료 제작기술을 갖춘 우리나라이니 더욱 안타까운 것이다. 그런데 우리 해군이 리튬이온전지 잠수함 개발 사업을 진행한다는 것이다. 리튬이온전지를 이용하게 되면 엔진이 필요 없으니 소음도 적고 잠함능력이 3달 정도까지 늘어날 수 있다는 것이다. 핵잠수함의 경우에도 이론상으로는 1~2년 해저작전이 가능하다지만, 승조원들의 컨디션과 다른 물자 인입을 위해 3달 정도마다 부상한다고 하니, 실제적으로는 비슷한 작전능력을 구사 할 수 있음을 반영한 것이라고 한다.

  한편 우리나라는 수소 활용에 큰 관심을 지니고 있고, 포항의 경우에도 이차전지에 더하여 수소산업 클러스터 조성에 힘을 기울이고 있다. 전 세계적으로 강화되는 탄소중립에 기여하고 미래 경제발전을 이끌 신성장 산업을 육성하기 위해 주요 선진국들은 수소경제실현을 위해 애쓰고 있다. 포항시는 정부로부터 수소융합실증단지 허가를 득했다. 이를 바탕으로 포항시는 2028년까지 수소연료전지 발전 클러스터 조성계획을 수립하고 있다. 수소산업 클러스터는 수소산업의 각 밸류체인별로 특정 지역 내 수평 또는 수직적으로 관련된 기업과 기관(대학, 연구소, 지자체)들이 상호 긴밀한 협력관계를 통해 기술 혁신, 기술 상업화, 원가 절감, 품질향상 및 중소・중견 기업 육성 등의 시너지 효과를 창출하는 혁신적인 산업단지로서, a) 기업 집적화 코어 b) 부품 소재 성능평가 코어 c) 연료전지 코어 총 3개 지구로 구성된다.

  기업 집적화 코어는 약 20만m² 부지에 수소연료전지 기업 집적 등 생태계 구축과 수출전진기지 육성을 위해 조성된다. 이곳에 완제품 중심 선도기업과 소재·부품기업 등을 30개사 이상 유치해 국내 유일 수소연료전지 기업 집적공간으로 탈바꿈한다. 부품 소재 성능평가 코어는 1만 1,500m² 규모로 수소연료전지 인증센터와 연계한 연료전지 부품 시험 장비동과 기업 실험동이 들어선다. 연료전지 1기에는 4,000개에서 1만개 이상의 부품이 들어간다. 이에 대용량 핵심 소재·부품을 평가할 수 있는 장비시설 20종 26기와 통합평가시스템을 구축해 기업의 소재·부품 개발과 함께 산·학·연·관 기술 협력 네트워크를 지원한다. 결론적으로 포항은 이 같은 미래산업들을 유치하기 위해 선제적인 노력을 기울여 왔는데, 그 노력들이 결실을 맺고 있는 중이다. 그동안 포스코와 철강공단, 포스텍과 RIST를 비롯한 여러 첨단 연구소들이 포항의 첨단 테크노폴리스 형성에 큰 역할을 해 왔는데, 이제는 이차전지와 수소산업 클러스터가 포항의 또 다른 축으로 발전하게 되는 것이고, 한동대와 이번에 선정된 기업혁신파크도 함께 큰 역할을 하게 될 것으로 본다.

대경일보 2024년 5월 26일