㈜유시티에서 개발한 ‘UCT배터리’는 화학 반응이 필요 없는 전자기 물리적 충전 방식을 활용해 수명이 2천회에서 최소 2만회로 늘었고, 발열이 적고 폭발 위험성이 낮다. 또한 CMS(Capacitor Management System)를 통해 배터리의 성능과 안전성을 최상으로 끌어낼 수 있다

제품에 대한 브리핑을 하고있는 (주)유시티 김제은대표

지난달 24일 경기 화성시에 있는 리튬 전지 제조 공장에서 발생한 화재 참사로 30명이 넘는 사상자가 발생했다. 불과 일주일 뒤인 1일 새벽에는 서울 지하철 3호선에서 선로 유지·보수를 하던 차량에 장착된 리튬이온 이차전지에서 불이 나 5시간 만에 진화되기도 했다. 리튬 전지 화재가 잇따르자 불안감이 커졌다. 특히 리튬이온 이차전지는 스마트폰을 비롯해 전기자동차, 전동킥보드 등 우리 일상생활 속에서 널리 쓰이고 있기 때문이다.

현재 나와 있는 배터리는 짧은 수명(충·방전 2천~5천회), 온도 특성의 제한, 화재와 폭발의 위험성 그리고 낮은 효율성 등 불편한 점이 많다. 이는 기존 배터리가 화학적 반응을 통해 전기를 충전하고 방전하기 때문이다.

우리 일상 생활과 산업현장에서 필수품이 된 베터리, 이 분야에서 안전성과 효율성에서 획기적인 기술을 보유한 우리 향토 기업이 있어 본지에서 소개해 본다.

몽골의 울란바트로시와 MOA체결

2018년 3월 설립한 ㈜유시티는 경북 김천 소재의 배터리 연구개발 업체다. 기존 리튬 배터리의 여러 단점을 극복한 UCT배터리를 주력 제품으로 내세우고 있으며 ISO9001, ISO14001, 벤처기업인증, 중소기업인증, 나라장터등록기업, 국내특허등록 6건, 출원 중 1건, 국제특허등록 확정 1건 등 특허와 인증을 다량 보유하고 있는 기술 우수기업이다.

㈜유시티의 설립자이자 현재 대표이사인 김제은 대표는 과거 글로벌 컴퓨터 회사 IBM에서 쌓은 ICT분야의 전문 경력을 바탕으로 배터리 기술 개발과 글로벌 시장 개척에 앞장서고 있다.

㈜유시티에서 개발한 ‘UCT배터리’는 화학 반응이 필요 없는 전자기 물리적 충전 방식을 활용해 수명이 2천회에서 최소 2만회로 늘었고, 발열이 적고 폭발 위험성이 낮다. 또한 CMS(Capacitor Management System)를 통해 배터리의 성능과 안전성을 최상으로 끌어낼 수 있다.

김제은 대표는 “ UCT베터리는 발열과 폭발이나 화재의 위험이 현저히 낮고, 기존 배터리 보다 수명이 2천회~ 2만회로 10배 이상이며 충전 속도도 빠르고 수명이 반 영구적이다. 또한
화학 반응 없는 전자기 물리충전방식으로 화재 가능성을 현저히 낮추고, 충 방전 사이클을 10배 늘리고 에너지 소비 효율도 65→98%로 높였다”고 자신 있게 제품을 소개했다.

◆ 배터리 수명 연장… 2천회서 2만회로

김 대표는 기존의 리튬 배터리 기술의 한계를 극복하기 위해 ‘UCT배터리’를 개발했다고 밝혔다. 그는 “전자기 물리적 충방전 방식을 채택한 UCT배터리는 화학 반응이 필요 없기 때문에 발열과 폭발 위험이 적다”고 설명했다.

전자기 물리적 충전 방식이란 전기의 물리적 특성 즉 ‘정전기’를 활용해 전기를 저장하고 필요할 때 방출하는 방식을 말한다. 리튬이나 납 등의 화학 반응을 활용하는 기존 배터리와 전기를 활용하는 방식에서 차이가 있다.

먼저 기존 리튬 이온 배터리와 달리 화학 반응이 필요하지 않기 때문에 배터리 수명(충·방전 횟수)이 기존 2천회 미만에서 2만회 이상으로 최소 10배 이상 늘어난다. 또한 반복적인 완충 및 방전으로 인한 효율 저하도 없어 에너지 소비 효율도 기존 65%에서 98%까지 늘어난다.

김 대표는 “전자기 방식은 전기 알갱이만 왔다 갔다 하는 방식으로, 충전 속도(10분/90% 충전)가 기존 리튬 이온(30분/80% 충전)보다 빠르고, 성질에 변화가 없기 때문에 수명이 반영구적”이라고 설명했다.

특히 열에 대한 높은 안정성은 전자기 방식의 큰 장점 중 하나다. 김 대표는 “리튬이나 납산을 사용하는 기존 배터리와 달리 UCT배터리의 커패시터는 전하를 보관하는 물질로 불연성의 기체를 쓰기 때문에 폭발이나 화재의 위험이 현저히 낮다”고 설명했다.

아울러 리튬이온 배터리는 온도가 -10~60℃를 벗어나면 효율이 급격히 떨어지지만 UCT배터리는 -40~70℃에서도 작동이 가능하다. 실제로 올해 초 미국에 -34℃의 기록적인 한파가 몰아닥치면서 리튬이온 또는 리튬 인산철 배터리를 사용하는 테슬라의 전기차가 줄줄이 버려지는 사태가 발생하기도 했다.

◆ 충·방전 속도 최적화 위한 CMS

김 대표는 “UCT배터리가 전자기 방식으로 바꿔 효율을 높이긴 했지만 그것 만으론 반쪽”이라며 “전자기 방식의 배터리의 성능을 98% 이상까지 끌어올려 주는 CMS도 유시티의 핵심 기술 중 하나”라고 강조했다.

CMS는 UCT배터리의 안전성과 효율성을 관리하는 핵심 기술이다. 기존의 BMS(Battery Management System)와 달리 CMS는 전자기 물리적 방식의 배터리에 특화돼 있다.

키르키스탄 국영기업 키르키스인더스트리와 MOA체결

몽골 바이헝걸주지사와 ESS MOA체결(오른쪽은 외무부장관)

유시티에 따르면 CMS는 배터리 셀(cell) 하나하나의 상태를 모니터링해 충·방전 속도를 최적화한다. 배터리의 효율성을 극대화하고, 폭발과 화재의 위험을 최소화하기 위함이다.

김 대표는 “CMS는 커패시터의 모든 셀을 개별적으로 관리해, 각 셀이 최적의 상태에서 작동하도록 한다”며 이는 마치 한 팀의 모든 선수가 최고의 퍼포먼스를 발휘하도록 코치가 각 선수의 상태를 관리하는 것과 같다”고 설명했다.

그는 “유시티는 현재 에너지 밀도가 보다 획기적으로 높아질 수 있는 차세대 UCT배터리 소재와 가공법 개발에도 전념하고 있다”고 전했다.

◆ 독립형 가로등과 ESS 통해 세계로

현재 유시티는 전자기 물리적 방식과 CMS를 적용한 UCT배터리를 다방면에 적용하고 있다. 에너지 저장 시스템(ESS), 100%에너지 자립형·단일형 태양광 가로등, 무정전 전원 공급 장치(UPS), 드론, 파워뱅크, 전기 오토바이 및 전기차 배터리 등이다.

김 대표는 “특히 단일형 태양광 가로등의 경우 100% 에너지 자립형으로 유지비용이 거의 들지 않으며 환경친화적”이라며 “우리 태양광 가로등은 흐린 날씨에도 충전할 수 있어 높은 효율성을 자랑한다”고 말했다.

단일형 태양광 가로등은 현재 경북 김천 직지천 인근에 64대 및 나라장터에 조달등록된 4가지 모델들이 전국적으로 약 200기 이상 설치됐다. 또 이달에는 필리핀 에스칼란테시와 가로등 10만세트 LOI(구매의향서)를 체결했다. 계약규모는 총 3천만 달러(한화 약 415억원)이며, 오는 2025년 초부터 설치할 계획이다.
유시티는 올해 4월 몽골 바잉헝걸과 울란바트로 등 지역에 UCT배터리가 사용된 ESS 260㎿h(3600억원 규모)를 공급할 계획이다. 몽골은 12월 평균 최저 기온이 -21.6℃에 달한다.

베트남 하이퐁시 후안그룹과 MOA체결

그는 “몽골의 극한 기후에서도 저희 배터리가 문제없이 작동하며 높은 성능을 발휘했다”며 “UCT배터리의 온도 특성이 매우 뛰어나다는 것을 입증한 사례”라고 설명했다.

한편 유시티는 인도네시아, 캄보디아, 필리핀, 베트남, 키르키스탄 등 아시아 국가를 상대로 태양광 가로등과 ESS 사업을 추진하고 있다.

김 대표는 “화성 리튬 배터리 공장의 화재 사고로 많은 사람들이 목숨을 잃어 마음이 아프다”며 “유시티는 폭발과 화재에 안전한 배터리가 더 많이 쓰일 수 있도록 품질개발에 박차를 가하겠다”고 밝혔다.