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§제 책에서 이야기하는 리튬계 이차전지에는 경천동지할 일이 벌어지지 않는 한, 리튬에어 전지는 포함시킬 생각도 없고 포함되지도 않습니다.§

문제는 리튬 금속을 여전히 음극으로 사용한다는 것입니다. 에어 극 어떻게 개발했니, 랩 스케일의 flooded type cell에서 획기적인 성능 개선으로 보인다느니… 이런 말은 정말 초보자들의 이야기일 뿐 입니다.

그리고 아는 사람, 모르는 사람 할 것 없이 리튬 금속 음극은 상용화를 하는데 있어 이미 에너지 밀도도 떨어지고 심지어 안전성도 떨어지는 몹쓸 물건이 된지 오래라는 것을 애써 외면하고 헛된 정부 과제비에 대한 목표치용으로 세우고 있다는 것입니다.

하지만 그렇다고 해서 리튬금속폴리머 이차전지나 리튬금속 설퍼 이차전지, 이런 것을 연구하는 자체가 문제가 되고 문제시해야 하는 것이 아닙니다. 왜냐하면 길고 긴 이차전지 연구 역사에서 연구비를 더 투입하고 연구팀 규모를 키웠다고 해서 새로운 이차전지가 나온 바도 없고 나올 리도 없었다는 역사적 사실 때문입니다. 마치 이차전지 역사는 일종의 ‘시한 장치 걸린 금고’처럼 지난한 연구의 결과로 나온 사례가 많았습니다. 늘 세계 최초, 세계 최고의 연구 결과를 저널에 게재했다는 팀의 연구 결과를 한 번 유심히 보십시오. 늘 새로운 아이템으로 옮겨가는 것 이외에 그 아이템을 상용화 단계까지 가게 하는 할 생각이 거의 없음을 쉽게 알 수 있습니다. 이는 사실 그 결과가 도전재를 과도하게 넣거나 아주 로컬한 영역의 전자 현미경 사진들을 활용한 과장된 결과인 경우가 많았기 때문입니다.

이런 일은 리튬 에어, 리튬 설퍼의 탈을 쓰고도 많이 벌어지고 있습니다. 기존의 리튬이온 이차전지와 비교해 우수하지도 않고 우월하지도 않지만, ‘다르다’란 이유로 신기술이며 연구할 가치가 있는 것으로 인정받길 원합니다.

문제는 다른 곳에 있습니다.

연구비가 대거 투입되지 못해서 안되고 있고, 년간 5 억 혹은 20 억 정도가 규모있게 5년 정도 투입되어야 되는 연구라는 주장이 들어가게 되면 그건 문제가 되기 시작합니다.

이 또한 ‘질 그릇’을 두고 이걸 좀 더 가꾸고 손 보면 고려 청자를 능가하는 유산이 될 수 있다는 사기성으로 변질되기 때문입니다. 리튬 에어 전지가 성공적으로 과제 기획 단계에서 부터 과제 구성까지 이루어진다면 그건 국가 R&D 정책과 관리 측면에서 중대한 하자가 여전히 있음을 이야기합니다. 약 6 – 7년 전에 있었던 제 2기 이차전지 중기거점 기획의 감사원 감사 사건이 재현될 우려도 상당합니다. 아니…, 성공적으로 피해가더라도 과제 종료 후 성과 관리 단계에서 일이 벌어질 수 있는 주제입니다.

마치 전품연의 나노이미지센서와 흡사한 길을 걷고자 하는 것 같습니다. 게다가 투입하고자 하는 연구비 규모나 금액도 거의 흡사한 수준의 거액을 요구합니다. 그러다 나노이미지센서와 마찬가지로 과제비 전액 환수라는 결과를 얻을 수 있다는 것은 절대 있을 수 없는 일이라 생각하겠지요. 하지만, 전품연의 나노이미지센서 연구팀도 연구원 임원들도 자신들의 그 사기가 들통날거라고는 상상도 하지 않았답니다.

또다른 대표적인 사례가 리튬금속폴리머 이차전지 같은 케이스 입니다. 이미 15 여 년 전에도 KIST를 필두로 리튬금속을 사용한 이차전지에 당시 돈으로 연간 20 억 이상의 연구비가 소모되었습니다. 하지만, 당시 그 기관들이 연구했던 내용은 SFG6 같은 상용 흑연재를 표면 처리한 결과를 연구결과로 발표하고 그랬습니다. 이차전지를 조금만 아는 사람이라면 SFG6 같은 흑연 음극재가 리튬금속폴리머 이차전지에는 절대 안 쓰임을 알 것입니다. 바로 SFG6는 리튬이온 이차전지에 쓰이는 것이기 때문입니다. 리튬금속폴리머 이차전지를 개발한다고 한 과제가 리튬이온 이차전지 음극재 개발 결과를 실적으로 내놨다는 것은 이 연구계를 얼마나 쉽고 허접하게 봤냐는 대별하는 것이기도 하지요.

연구비를 투입할 때, 대학교들의 반복적인 2 – 5 천만원 짜리 연구과제 수십 개, 수백 개가 리튬 설퍼 이차전지나 리튬 에어 이차전지 연구에 투입되고 그것들 중에 10% 정도 중 상용화로의 진전을 위한 의미있는 결과가 얻어진다면 그 단계를 거친 후에야 대규모 연구비를 투입하는 단계로 진행될 수 있을 것입니다. (의미있는 결과가 얻어지지 않으면 drop 입니다.)

“이차전지 분야의 대규모 연구비의 투입은 의미 있는 2 – 5 천만 원의 선행 연구를 토대로 투입되어야 합니다.”

대학교에서 2 – 5 천만원 정도 씩 갖고 인력 양성을 꾀하면서 같이 해나가는 것이라면 어느 누구도 그 정도는 투자할만하다고 합니다. 그리고 그렇게 투입되는 연구비와 얻어진 연구결과가 쌓여서 이차전지 과학과 기술이 앞으로 전진해가는 것에 대해서는 뭐라 할 사람은 드뭅니다.

하지만, 제대로 된 의미있는 연구결과가 딱히 나온 적도 없음에도 대규모로 연구비를 투입하여 이차전지 기술의 바틀 넥이 뚫릴 것 같았으면 수십 년 전에 됐을 것입니다.

하지만, 리튬 에어도 같은 전철을 밟고 있지만, 리튬 설퍼도 삼성SDI에서 문제 많은 소수들에 의해 신 사업으로 추진되었지만 아무 성과 없이 스러졌습니다. 그냥 간간이 논문 주제로 재미있게 쓰이는 정도입니다. 그런데 최근 들어 리튬 에어를 배터리 전기차에 쓰일 수 있는 차세대 이차전지라고 주장하며 대규모 연구비를 요구하는 연구 집단들이 나타나 과거의 리튬금속폴리머 이차전지 때와 같은 수법을 쓰고 있기 때문입니다.

그렇기 때문에 대규모 연구비를 달라고 요구하는 리튬 에어 이차전지는 새로운 사기의 시작(?) 이며 제 2의 리튬 설퍼 전지라고 할 수 밖에 없는 상황입니다.

‘이차전지 분야의 신규 활물질은 돈과 인력을 투입한다고 해서 나올 성질의 것이 아닙니다.’

리튬 에어 이차전지도 명백한 리튬금속 이차전지 계열이기 때문에 리튬계 이차전지 역사상 아직도 해결되지 못하고 있고 앞으로 해결되지 않을 것으로 보이는 리튬금속 음극이란 주제의 문제에 봉착하게 된 것 입니다.

하지만, ANL에서도 영국의 맨체스터 대학 등 세계 각지의 듣보잡 레벨 학연 등에서 갑자기 Li Air가 새로운 기술인양 이야기하고 있습니다. Li Air는 1990년대 초중반에도 간혹 논문으로 나오던 수준이고 개발되어도 현재의 리튬이온 이차전지의 에너지 밀도를 넘어설 수 없는 수준입니다.

그럼 이미 과거에 Science에 ‘aqueous Li ion secondary batteries’도 W. Li라는 중국계 연구자가 SFU에 있으면서 논문을 써 낸 적이 있다는 것은 아십니까? 아마 돌고돌아 과거에 주목받지 못했던 기술을, 에너지 밀도가 사실상 낮음에도 불구하고 산술적인 계산을 통해서 높다는 주장과 함께 년간 수십 억의 과제비를 요구하는 시절이 곧 올 듯 싶습니다.

현재도 몇몇 연구 집단이 Li Air 이차전지 운운하며 계속 어필하고 있다는 이야기를 듣고 있습니다. 심지어 예전과 같은 수법으로 몇몇 대학교에 소액 위탁과제로 혹은 해보자고 꼬셔서 기초 연구 결과를 받아 그것으로 수십 억 짜리 베팅을 해보겠다는 시도를 또 하고 있다고 합니다. 하지만 학자, 연구자의 양심을 걸고 가슴에 손을 얹고 생각해보십시오. 그게 가당키나 한 기술인지요. (물론 과거에 리튬금속폴리머 이차전지 운운하던 곳, 그 곳은 원래 심장에 털난 사람들이 있으니 충분히 그럴 수 있다고 생각합니다.)

여하간에 지금은 새로운 아이디어를 널리 찾아야 할 시기 입니다. 5 천만 원 짜리 정부 과제를 전국 각지의 대학교에 뿌려 새로운 인력들로부터 새로운 전지 시스템에 대해 아이디어를 찾아야 합니다. 구태스러운 사람들에게 더 이상 새로운 아이디어가 나오지 않는다는 것은 이미 성장동력 사업단 기획 단계에서부터 확인하지 않았나 싶습니다. 메탈 에어 이차전지에 대해 기업이나 정출연에 기대어 어떤 결과가 나올꺼라고는 상상도 하지 마십시오. 아직 그런 단계까지 가지도 못했으니까요. 아직은 학교에서 나올 혁신적인 뭔가에 기대할 수 밖에 없는 상황입니다. 그리고 그것에 기대하기에는 너무 가능성이 희박하기도 합니다.

그리고 굳이 메탈 에어 이차전지를 시도하려 한다면 지금 같은 사기에 가까운 방식은 지양해야 합니다.

지금의 리튬 에어 이차전지 연구 주장은 새로운 사기의 시작일 뿐입니다.

PS. 실제로 2002년에 리튬에어전지를 개발하겠다는 해외 벤처에게 캡슐형 내시경 개발 관련 프론티어 사업단에서 과제를 준 적이 있습니다. 하지만, 처참하게도 사기 당하고 제대로 된 결과도 받지 못했습니다. 이게 리튬에어전지의 현실입니다.

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2 thoughts on “리튬 에어 (Li Air) (일차, 이차)전지에 대한 소회

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