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"전기 자동차와 도심항공모빌리티 시장이 급속도로 성장하면서 고출력·고안정성 이차전지 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 하지만 현재 상용 양극재는 출력·수명·안전성 한계로 차세대 고성능 배터리의 요구를 충족하지 못한다."

광주과학기술원(GIST) 교원창업기업인 엘브이비(LVB)의 엄광섭 대표는 "고출력·고에너지·안전성·저비용을 동시에 충족하는 차세대 리튬 금속 전지(LMB)용 양극 소재 개발이 필수적"이라며 이같이 말했다.

현재 많은 연구에서 리튬 배터리의 양극 소재로 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe)의 산화물을 사용하고 있다. 다만 이들 소재의 용량 증대는 이미 한계에 왔다고 평가된다. 때문에 전기차 주행거리를 늘리기 위한 리튬 배터리의 에너지 향상도 한계에 봉착한 상황이었다.

엘브이비는 세계 최초로 수열합성 기반 나노플레이트 적층 구조의 바나듐산화물(V₂O?) 양극 소재를 개발했다. 이 소재는 기존 대비 1.5~2배 높은 용량(이론상 294 mAh/g)을 확보하면서도 두꺼운 전극 문제를 해결할 수 있다.

또 1400사이클 이상의 충방전에도 용량 유지율이 85% 이상에 달하며, 고출력임에도 충방전 과정에서 산소 방출이 없어 화재의 위험성이 대폭 감소한다.

원가 경쟁력도 뛰어나다. 바나듐산화물의 가격은 톤당 9000달러(약 1260만원) 수준으로 배터리 양극재에 주로 쓰이는 니켈이나 코발트보다 상대적으로 저렴하다. 니켈은 톤당 1만4000달러(약 2000만원), 코발트는 톤당 2만3000달러(약 3200만원) 수준이다.

엄 대표는 "바나듐산화물 양극 소재는 배터리의 충·방전 과정 동안 구조가 붕괴될 수 있어 안정성이 낮고 이온·전자 전도성이 낮아 느린 전기화학적 반응 속도를 갖는다는 치명적 단점이 있지만 이를 해결할 수 있는 새로운 합성법을 이용했다"고 강조했다.

기존의 수열합성법에 결정 성장 억제제를 첨가하고 이후 열처리를 진행하는 방법으로 나노플레이트가 적층된 계층 나노구조의 바나듐산화물 양극 소재를 개발했다는 설명이다. 수열합성법은 고온·고압에서 물이나 수용액을 이용해 물질을 합성하는 방법이다.

이는 구조 내부의 리튬이온 이동 통로를 효과적으로 제공하고, 리튬이온 이동 거리를 감소시켜 빠른 충방전 전류 조건에서도 높은 용량 확보가 가능하다. 또 견고한 계층 나노구조는 충·방전 가정 동안 안정적으로 구조를 유지하게 해준다.

엄 대표는 "이미 연구실에서의 검증을 마치고 시제품 제작이 가능한 단계에 진입했다"며 "초기 자본을 확보하고 국내외 배터리·자동차 업체와 협력을 추진해 궁극적으로 글로벌 에너지 소재 기업으로 도약하겠다"고 했다.

한편 엘브이비는 이달 17일 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 '스마트에너지플러스 2025' 특별 부대행사인 '2025 K-딥테크 스타트업 왕중왕전' 결선에 GIST 교원창업기업 대표로 진출했다.

올해로 네 번째를 맞는 이번 왕중왕전은 머니투데이 스타트업 전문 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리'가 주관하고 과학기술정보통신부, GIST, 한국과학기술원(KAIST), 대구경북과학기술원(DGIST), 울산과학기술원(UNIST), 포스텍(옛 포항공대)이 공동 주최한다.

교원·학생창업 부문당 5개씩 총 10개팀이 결선에 올랐으며, 교원·학생창업 중 대상 각 1팀에겐 과기정통부 장관상과 함께 상금 300만원이 주어진다. 대상팀은 △후속 투자유치 연계 △팁스 추천 △사업파트너 연결 △기술·경영·해외진출 분야 컨설팅 등 지원도 받는다.

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