조선의 기술자이자, 과학자. 어려운 상황 속에서 과학의 힘으로 높은 자리에까지 오른 ‘장영실’. 그런 장영실의 기리고 기업의 연구 성과, 신기술이나 신소재를 알리기 위한 IR52 장영실상! 금주 장영실상 수상의 영광을 한화토탈에너지스의 신소재가 거머쥐었다는 소식입니다! 어떤 소재가 수상의 기쁨을 맞았는지, 어떤 분들의 노력이 들어 갔는지 같이 알아볼까요?
01
IR52 장영실상이란?
IR52 장영실상이란 ‘Industrial Research’ 52 의 약자로, 기업의 연구 성과나 신기술 및 신소재로 개발된 제품을 시상하며 신제품 개발에 공헌한 연구개발자들의 노고를 기리기 위한 상인데요. 조선의 위대한 발명가 장영실의 이름을 따 만들어 졌습니다. 1년 52주 동안 매주 하나의 제품을 시상한다고 해서 IR52라는 이름도 붙었죠.
기업과 기술연구소에서 개발한 우수 신기술 제품 및 기술혁신 성과가 우수한 조직을 선정해 포상함으로써 기술개발자의 사기를 높이고, 수상 제품 및 기술혁신 활동에 대한 홍보를 하고 있습니다.
2023년 46주차 장영실상은 한화토탈에너지스의 ‘차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 PE’ 제품이 받게 되었습니다.
02
차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 PE
이번 장영실상을 수상한 제품은 차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 PE로 이차전지 분리막에 사용되는데요. 독자 개발한 고성능 촉매와 직렬단차 고분자 중합 공정을 적용하여 PE를 개발했다고 합니다.
한화토탈에너지스의 PE연구팀의 한재혁 팀장, HDPE생산팀의 이주원 팀장 그리고 촉매연구팀의 이승엽 프로와 공정연구팀 홍원종 프로가 개발을 위해 힘을 합쳤는데요.
한재혁 팀장은 차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 PE는 배터리 단락*으로 인한 폭발을 방지하는 중요 부품에 사용되는 소재이기 때문에 고객사들에서 모두 각기 다른 다양한 요구조건들을 제시하여 스펙 자체가 매우 까다롭다며 개발품이 안정적으로 소재로 채택되기까지는 소재 자체의 물성 뿐 아니라 전지 성능과 안정성까지 만족시켜야만 한다고 합니다.
한재혁 팀장: “전기자동차가 한번 충전으로 갈 수 있는 주행거리를 늘리기 위해서는 이차전지의 에너지 밀도 향상이 필요합니다. 이를 위해 음극과 양극을 분리하고 리튬이온의 이동 통로 역할을 하는 다공성 분리막의 박막**화가 필요합니다. 하지만 분리막의 두께를 10 마이크로미터 이하로 초박막화하는 경우, 분리막의 강도가 크게 저하되는 문제가 있었습니다. 이를 해결 하기 위해 분리막 소재로 사용되는 폴리에틸렌 고분자의 분자량을 100만 이상으로 증가시켜 사용하는 방법이 시도되고 있는데 이 경우 분리막의 가공이 매우 어려워지고 생산된 박막형 분리막의 외관 특성이 나빠지고 결점이 증가하여 안전성이 우려되는 문제가 발생합니다."
이에 한화토탈에너지스에서는 자체 개발한 고성능 중합 촉매 및 직렬 단차 중합 공정을 적용하여 가공성이 크게 개선된 분자량 100만 이상 제품을 개발하여 박막형 분리막에서 요구되는 고강성과 무결점 외관 특성을 확보할 수 있었는데요, 최종적으로는 두께를 9 마이크로미터 이하까지 낮춰도 균일한 물성을 발휘하는 차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 폴리에틸렌을 개발, 상업화하게 되었습니다.
이 기술로 개발한 초고분자량 PE는 결점 수가 기존과 비교해 약 20분의 1로 감소했을 뿐 아니라 강도는 철로 만든 와이어로프에 비해 14배 강하다고 합니다.
*단락: 쇼트(Short). 전기 회로의 두 점 사이의 절연이 잘 되지 않아 두 점 사이가 접속되는 현상. 단락이 발생하면 정상적인 상태보다 몇배의 높은 전류가 흘러 높은 열과 화재가 발생.
**박막: 표면적에 비해서 두께가 무시할 수 있을 정도로 작은 막. 기계가공으로는 만들 수 없는, 두께가 μm(마이크로미터) 이하의 막을 말한다. 1 μm =1/10000cm이다.
03
한화토탈에너지스 제품 수상 이유
한화토탈에너지스의 차세대 이차전지 분리막용 고분자량 PE가 수상을 하게 된 것에는 독자 촉매 기술과 중합 기술, 공정 설계 및 운영 노하우 등 이미 보유하고 있는 우수한 기반 기술을 활용하여, 국내 경쟁/유사제품과의 기술적 차이점과 우수성을 입증했기 때문인데요. 이주원 팀장은 이 뿐 아니라 개발 과정 자체의 특별함도 있었다고 말합니다.
이주원 팀장: “저희가 장영실상을 수상할 수 있었던 이유는 단지 생산부문의 노력 뿐만 아니라 연구소에서 제품을 설계하고 파일럿 테스트를 거친 것은 물론 실제 제품으로 구현하고 영업에서 제품을 판매할 판로까지 확장해 계획을 하는 모든 과정에서 모든 부서와 원활한 협업이 이루어졌기 때문인 것 같습니다. 이런 과정이 더 좋은 제품 개발에 시너지 효과를 주어 장영실상을 수상할 수 있었다고 생각합니다.”
04
초고분자량 PE의 다음 목표
전기차 수요가 늘면서 차세대 이차전지 분리막용 초고분자량 PE는 앞으로 더 많은 쓰임이 있을 것으로 예상되는데요. 이승엽 프로는 초고분자량 PE의 다음 목표에 대해 이렇게 말했습니다.
이승엽 프로: “저희가 생산해 낸 이차전지 분리막용 초고분자량 PE는 물성이 뛰어나고 장점이 많은 소재입니다. 앞으로 이를 통해 더 큰 부가가치를 창출할 수 있는 제품을 개발하는 것이 저의 목표입니다.
홍원종 프로는 한화토탈에너지스의 이차전지용 PE가 “전기차 수요의 상승으로 더 많은 발전이 있을 것”이라고 말했는데요.
홍원종 프로: “최근 CO2 등 환경 문제가 많잖아요. 전세계적으로 전기 에너지를 사용하려는 움직임이 늘어나면서 전기차의 수요도 커졌고요. 이 때문에 배터리의 수요도, 배터리에 사용되는 이차 전지와 PE제품의 수요도 커질 것입니다. 저희가 개발한 소재도 수요가 증가해 더 많은 생산과 쓰임이 있기를 바랍니다.”
서로 다른 팀의 네 프로가 만나 최근 이슈인 환경 문제를 실감하고, 이로 인해 수요가 늘어날 이차전지용 분리막 PE 소재를 개발한 모든 과정이 IR52 장영실상을 수상하기에 더 없이 완벽한 과정이었지 않을까 싶습니다. 신소재 개발에 그치지 않고 제품 개발과 더 많은 소재를 찾겠다는 한화토탈에너지스 IR52 수상자들! 여러분의 앞날을 응원하며 글 마치겠습니다.
종합 케미칼 & 에너지 리더,
한화토탈에너지스에 대해 더 알고 싶다면?
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