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안전하고 친환경적인 물 배터리가 뜬다!

코스모스랩(2023 H-온드림 11기 펠로)

편집실 · 사진 코스모스랩

물로 만든 배터리가 화제다. 기존에도 수(水)계 배터리 원리가 존재하긴 했지만 효율이 낮은 것이 사실이었다. 하지만 최근 코스모스랩이 고에너지밀도로 구현해 저온·상온·고온 등 다양한 온도별 환경에서도 성능 저하 및 안정성 문제 없이 작동 가능한 물 배터리를 개발해 친환경 혁신 기업으로 주목받고 있다.

비발화성, 친환경, 가격 경쟁력을 갖춘 지속가능한 배터리의 등장
리튬 이온 배터리는 스마트폰·태블릿·웨어러블 디바이스·노트북 등 소형 전자 기기를 비롯해 전기 자동차·하이브리드 자동차 등 차량 탑재용 배터리, 그리고 주택용 태양광발전 및 연료전지의 축전 시스템 등 폭넓게 사용되고 있다. 에너지밀도가 높은 데다 작고 가벼워 널리 사용되고 있지만, 언제 어디서 배터리 폭발이 일어날지 알 수 없는 불안감은 해결할 수 없는 난제였다.
또 리튬 이온 배터리는 자연 파괴적인 채굴 과정과 재생이 어려운 리튬·니켈·코발트 등을 주원료로 사용하며, 나아가 기존의 배터리 전극 제조 공정인 습식 공정은 유독 용매를 사용할 뿐만 아니라 이를 처리하는 과정에서 상당한 이산화탄소를 배출한다.
배터리 산업에서 화재 위험성과 환경문제 해결이 이슈로 떠오른 가운데 코스모스랩이 개발한 물 배터리가 업계의 큰 주목을 받고 있다.
코스모스랩은 물을 전해액으로 사용하며, 비발화성 배터리 기술로 배터리 폭발 사고 자체를 차단한다. 또 탄소 배출이 적은 건식 전극 기술을 보유하고 있어 리튬 이온 배터리를 대체하는 차세대 수(水)계 이차전지로 떠올랐다. 특히 성능 중심으로 개발되던 배터리 산업을 안전 중심으로 무게중심을 옮기면서 기술의 패러다임을 가져온 기업으로 평가받는다.
이주혁 코스모스랩 대표는 “리튬 이온 배터리는 제조상 많은 이산화탄소를 배출한다. 그럼에도 그린 에너지라고 알려진 이유는 전기 자동차에 적용돼 사용되는 전 주기 과정에서의 이산화탄소 배출이 내연기관차에 대비해 감소했기 때문이다”라며 “코스모스랩은 이산화탄소 배출을 저감하는 코스모스랩만의 ‘Lowest Carbon Emission Manufacturing Program(LCMP, 탄소 배출량 최소화 프로그램)’을 통해 기존 리튬 이온 배터리 대비 90% 이상 저감된 이산화탄소 배출 제조 공정 기술을 가지고 있다”고 설명했다.
또 코스모스랩이 개발한 물 배터리는 발화점이 없는 물을 전해질로 사용해 화재나 폭발이 발생하지 않도록 설계됐으며, 아연과 브롬 등을 주원료로 사용해 가격 경쟁력도 높였다.

이주혁 코스모스랩 대표 인터뷰
인간과 환경 중심으로 배터리 산업을 주도하다

이주혁 코스모스랩 대표

Q. 코스모스랩이 하는 일이 궁금해요.
처음에는 단순하게 전기 자동차나 다양한 디바이스에 사용되는 리튬 이온 배터리의 화재 위험성에 주목해 화재가 발생하지 않는 안전한 배터리 제품을 만들기로 했어요. 하지만 현재 코스모스랩은 리튬 이온 배터리의 기술을 탈피할 수 있는 차세대 배터리인 ‘물 배터리’라는 제품을 만드는 데 도전하고 있습니다.

Q. 물 배터리 개발을 통해 어떻게 사회적 가치 실현을 하고 있나요?
리튬 이온 배터리는 제조 공정상 많은 이산화탄소를 배출합니다. 코스모스랩은 이산화탄소 배출을 저감하는 코스모스랩만의 Lowest Carbon Emission Manufacturing Program(LCMP)을 통해 기존 리튬 이온 배터리 대비 이산화탄소 배출량을 90% 이상 낮췄습니다.
또 화재 위험이 없는 제품을 개발합니다. 리튬 이온 배터리는 화재 위험이 높아서 전기 자동차·전기 킥보드·전기 오토바이 등 전동화 시대에 많은 사용자가 사망하고 있는데, 100% 비발화성 물 배터리 기술을 바탕으로 사용자들의 안전성을 보장하는 것이 사회적 가치 실현의 요소라고 생각합니다.

Q. 코스모스랩은 어떻게 시작했나요?
배터리가 첨단 기술 집약 산업이라는 데만 매료되어 제대로 된 가치 평가를 받지 못하고 있고, 앞으로 인류가 확보해야 하는 배터리 제품의 가치를 놓치고 있다고 생각했습니다. 특히 친환경성·성능·가격 등을 모두 아울러 글로벌 기후변화에 대응할 수 있는, 완성도 높은 제품을 만들 필요가 있다고 생각했죠. 하지만 대기업이나 많은 스타트업이 여전히 성능만 강조한 제품에 집중하고 있다는 점에서 경종을 울리고 싶었고, 어렵지만 도전하게 되었습니다.

코스모스랩 ‘물 배터리’란?

특징 물 전해질을 사용해 100% 비발화성강점 안전성, 친환경성, 고성능의 배터리 제품
차별점 기존 물 배터리 제품과 달리 고에너지밀도로 구현해 저온·상온·고온 등 다양한 온도별 환경에서도 성능 저하 및 안전성 문제 없이 작동

Q. 물 배터리는 어떻게 개발하게 되었나요?
물 배터리는 내재적으로 극강의 안전성이 특징입니다. 기존의 리튬 이온 배터리를 안전하게 바꾸고 싶었습니다.
물론 많은 시간과 비용 투자가 필요해 비효율적인 면이 컸지만, 애초에 성능을 강조해 설계된 리튬 이온 배터리에 대한 인식을 물 배터리를 통해 바꾸고 싶었습니다. 코스모스랩은 1960년대 미국 NASA에서 제한된 물 배터리의 한계점이 대형화·고비용이라는 것을 인식하고 이를 소형화·저비용으로 탈바꿈시키는 데 집중했습니다. 지금은 훨씬 적은 자본과 시간을 투자해 리튬 이온 배터리의 성능에 빠르게 도달해가고 있습니다.

Q. 코스모스랩이 이제까지 이룬 성과가 궁금합니다.
2년 만에 시제품 개발에 성공했으며, 그 안에서 우리가 지향하는 안전성과 친환경성 모두 놓치지 않았습니다. 이러한 점을 긍정적으로 평가받아 최근 조달청의 혁신 제품으로 선정되었으며, 글로벌 기업들로부터 많은 러브 콜을 받고 있습니다. 빠르면 내년에 글로벌 기업과 조인트벤처를 설립하게 될 것 같습니다.

Q. 성과를 내기까지 어떠한 어려움이 있었고, 어떻게 극복하셨나요?
기술의 여러 가설을 검증하고, 적은 자본과 시간으로 제품을 완성하는 게 가장 힘들었습니다. 물 배터리 기술은 존재했지만, 이를 기존과 다른 방식으로 구현하고 기술을 모두 내재화하는 데 도전했습니다. 쉽지 않았지만, 여러 대학과 연구소 그리고 투자사들의 지원을 통해 완성할 수 있었습니다.

Q. 후배 펠로 기업들에 조언 한마디 부탁드립니다.
우리나라에서 현대차 정몽구 재단의 펠로 기업이 된다는 것은 임팩트 스타트업으로서 크나큰 기회라고 생각합니다. 저는 3년간 지원해 간신히 선정되었습니다. 그만큼 임팩트 스타트업에는 등용문 같은 기회가 될 것이라고 확신합니다.

물을 전해질로 사용해 화재나 폭발이 발생하지 않도록 설계된 코스모스랩의 물 배터리

물을 전해질로 사용해 화재나 폭발이 발생하지 않도록 설계된 코스모스랩의 물 배터리