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"전기차 주행거리 1.5배↑"…리튬 배터리 한계 넘는 혁신기술
광주과학기술원(GIST) 교원창업기업 '엘브이비(LVB)'
엄광섭 대표 "글로벌 에너지 소재 기업으로 도약"

"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.

성층권에 뜬 장기체공 무인 비행선, 감시와 통신의 판을 바꾼다
광주과학기술원(GIST) 학생창업기업 '이카루스'
이종원 대표 "전세계 연결 초고속 저지연 통신망 제공"

"10년 이상 장기 체공이 가능한 무인 비행선을 성층권에 띄워 기존의 10분의 1 가격으로 전세계를 연결하는 초고속 저지연 통신망을 제공하겠다."

광주과학기술원(GIST) 학생창업기업인 이카루스의 이종원 대표는 "일주일, 30일 혹은 1년 내내 날 수 있는 항공 시스템을 개발하고 있다"며 이같이 말했다.

이카루스가 추진하려는 사업의 출발점은 '무인 자율 비행선' 기술이다. 이 비행선은 공기의 부력을 통해 하늘에 떠 있는 열기구의 비행 원리와 유사하다. 드론과 비교해 최대 20배의 체공시간을 지향하며 제작 원가도 대당 약 2000만원 수준으로 저렴하다.

이카루스는 다양한 활용 영역 가운데 우선 해양 감시 시장에 진출한다는 계획이다. 유인 항공기나 헬기를 통한 감시의 경우 높은 운용비와 안전성 문제가 있고, 드론은 짧은 비행시간으로 인해 효과적인 감시가 어렵다는 현실에서 답을 찾았다.

특히 다양한 임무 장비를 탑재해 중고도 무인기와 드론, 유인 항공기 사이에서 발생하는 감시 병목 현상을 상당 부분 완화할 수 있는 것은 이카루스 무인 자율 비행선의 장점이다.

이 대표는 "연안 감시는 여전히 작은 수상정과 육안 감시에 의존하고 있다"며 "저렴하고 장기 체공하는 무인 비행선을 활용해 연안 감시와 광역 감시 문제를 동시에 해결할 수 있다"고 했다.

그는 "부력 비행의 특성상 기본적으로 소음·진동이 낮아 야간·연안·양식장 인접 지역에서도 민원과 야생동물 교란을 최소화할 수 있고 장시간 임무 수행이 가능하다"며 "사고 시에도 서서히 하강하기 때문에 지면 충격이 작아 인명·시설 피해 위험이 없다"고 덧붙였다.

이카루스는 현재 해양경찰청(해경) 납품 전문업체와 업무협약을 맺고 무인 비행선을 해경에 납품하는 건과 관련한 협력을 진행 중이다.

궁극적으로는 'HAPS'(성층권 이동통신) 구축을 목표로 한다. HAPS는 통신 중계기를 탑재한 무인 비행선을 고도 약 20km의 성층권에 위치시켜 넓은 지역에 통신 서비스를 제공하는 개념이다.

고도 20km 부근의 성층권은 대기가 안정돼 기상 변화나 바람의 영향이 적고 고도가 높아 넓은 지역을 대상으로 하는 광역 통신망 구축에 유리하다.

'2025 K-딥테크 스타트업 왕중왕전' 결선 10개팀 격돌

한편 K-딥테크 스타트업 왕중왕전은 머니투데이 스타트업 전문 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리'가 주관하고, 과학기술정보통신부 후원으로 전국 5곳의 과학기술특성화대학(카이스트·디지스트·유니스트·지스트·포스텍)이 주최하는 대회다. R&D(연구개발) 기술이전·사업화 촉진과 유망 딥테크 스타트업 성장, 지역 혁신성장 생태계 구축을 지원하기 위해 마련된 행사로 올해가 네 번째다.

각 대학의 기술사업화팀·산학협력팀·창업진흥센터 내부심사 및 유니콘팩토리가 별도 구성한 심사위원들이 IR덱 등을 토대로 엄선, 교원·학생창업 부문당 5개씩 총 10개팀이 결선에 진출했다. 교원창업은 △셀리아즈(KAIST) △포피엠엑스(DGIST) △티케이메디컬솔루션(UNIST) △엘브이비(GIST) △셀닛(포스텍), 학생창업은 △나노포지에이아이(KAIST) △실리코팜(DGIST) △스트롱라이프(UNIST) △이카루스(GIST) △프린세라바이오(포스텍) 등이다.

삼성전자, SK텔레콤, 현대차 등 대기업 오픈이노베이션 담당임원과 L&S벤처캐피탈, 에코프로파트너스, 캡스톤파트너스 등 VC, CVC(기업형 벤처캐피탈), AC(액셀러레이터) 대표가 심사위원으로 참여할 예정이다.

교원·학생창업 중 대상 각 1팀은 과학기술정보통신부 장관상과 함께 상금 300만원을 받는다. 대상팀은 △후속 투자유치 연계 △팁스 추천 등 추가지원도 받는다. 우수상, 장려상 각각 2팀에게는 시상과 더불어 상금 100만원, 50만원을 지급한다. 유니콘팩토리는 이번 대회를 통해 R&D의 사업화와 기술이전을 촉진하고 지역의 유망 딥테크 스타트업의 혁신성장 생태계를 구축하겠다는 계획이다.

[머니투데이 스타트업 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리']