휘발유 3ℓ로 서울에서 대전까지
- 하이브리드카용 전지 -

전세계 자동차 업계가 연료 소비와 유해 배출가스를 크게 줄인 석유엔진과 전기모터를 번갈아 사용하는 하이브리드카의 개발에 사활을 걸고 있다. 유가 급등과 환경규제 강화로 연비가 우수하고 유해 배출가스를 줄인 자동차를 원하는 소비자들의 요구가 급증하고 있기 때문이다.

하이브리드카는 출발 및 정차, 저속, 급가속시에는 배터리와 연결된 전기모터를 쓰다가 중·고속으로 운전할 때는 휘발유 엔진으로 자동적으로 바뀐다. 이에 따라 하이브리드카는 현재의 휘발유 엔진 차량보다 연료가 획기적으로 덜 들게 된다. 일본 도요타의 하이브리드카인 ‘프리우스’(1997년 첫 출시)의 연비는 현재 ℓ당 35㎞ 수준까지 향상됐고, 업계에서는 2010년경에 ℓ당 50㎞ 이상으로 가는 자동차가 개발될 것으로 예상하고 있다.

지금까지는 하이브리드카용 전지로 니켈-수소계를 대부분 사용하고 있다. 그러나 연비향상의 핵심 기술인 전지팩의 소형 · 경량화 · 고출력화에 대한 요구에 대한 필요성으로 리튬이온전지가 유력한 대안으로 제시되고 있다. 그러나 리튬이차전지의 폭발 · 발화 및 비용적인 문제들이 기술개발의 주요 난제로 거론되고 있는 실정이다.

특허청(청장 전상우) 자료에 따르면, 1991년 1월 1일에서 2005년 12월 31일까지의 한국공개특허, 일본공개특허, 및 미국등록특허를 대상으로 한 조사에서 세계적으로 용량, 안정성, 충방전 특성, 및 수명에 관련해서 일본을 중심으로 하이브리드 승용차용 리튬이차전지의 연구 활동이 활발히 진행되고 있는 것으로 조사되었다. 상기 15년 동안 일본내 관련 특허출원 건수는 2,496건으로, 한국 383건, 미국 456건에 비해 압도적이고, 같은 기간 동안 우리나라에 출원된 건 중에서도 일본 출원인의 출원이 140건으로 36%에 이르고 있다.

기술 분야별로 보면 조사 기간 동안 일본, 우리나라, 미국에 출원된 총 건수 중 전지셀관련기술※ 이 88%이고, 셀분야 중 전극 관련 기술이 전체의 59%를 차지하여 전극 관련 기술에 연구가 집중되는 것으로 파악되었고, 고분자전해질을 포함하는 전해질도 상당한 비중(25%)을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 전체 출원을 주도하고 있는 신고베, 닛산과 히타치 역시 전극 및 전해질 관련 기술에 주력하고 있으며, 신고베는 전지 구성 관련 기술 개발에도 무게를 두고 있는 것으로 보인다. 우리나라는 총 383건이 출원되어 같은 기간 일본의 1/6에 불과하고, 이중에도 외국인 출원이 176건(특히 일본 출원인 출원 139건)으로서 외국인 출원 비율이 46%를 차지하고 있는 것으로 조사되었다.

2000년 이후의 출원자수(미국은 등록건수)는 한국(338건), 일본(1765건), 미국(281건)으로 조사되어 하이브리드 승용차용 리튬이차전지의 기술개발이 최근 들어 활발함을 알 수 있다.

삼성SDI등을 중심으로 국내기업의 하이브리드 전지관련 특허출원이 급격하게 증가하는 추세지만, 2000년 이후만을 보더라도 우리나라는 출원건수가 일본의 1/5 정도일 뿐 아니라, 내용에서 보더라도 전극코팅 및 전해질 관련 기술이 주류를 이루고 있는데 반하여, 일본은 이 분야 핵심기술이라 할 수 있는 양극재료의 조성, 구조 및 안전성 확보 등에 관한 핵심특허를 출원 또는 보유하고 있어 특허의 양과 질 모두에서 현격한 차이가 있다고 판단된다.

최근 일본의 도요타와 혼다자동차는 하이브리드 자동차가 2010년 이후에 자동차 업계의 사활을 결정할 것으로 예상하여 세계 최고 수준의 전지기술을 보유한 산요등과 공동으로 하이브리드 전지개발을 하고 있다.

우리나라는 삼성SDI를 중심으로 한 전지업체들이 국내외 자동차 업체와의 협력을 통하여 연구개발을 하고 있지만 일본기업들에 비하여 후발주자로 개발을 시작하여 특허등의 지식재산관련 문제들이 연구 및 양산의 주요 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다. 2010년에 최소 200만대(출처 : 전자 부품연구원 전자정보센터(EIC 자료))가 생산될 것으로 전망되는 세계 하이브리드 자동차 분야의 연구개발에 있어서 국내기업들의 분발이 요구된다고 할 수 있다.

(조사 대상: 한국공개특허, 일본공개특허, 미국등록특허.
조사 대상 기간: 1991년 1월 1일 ~ 2005년 12월 31일.)

※ 전지셀관련기술 : 양극, 음극, 전해질, 세퍼레이터 관련 기술을 의미함

붙임 : [참고자료] 가 포함된 보도자료 1부.
문의 : 화학생명공학심사본부 환경화학심사팀 사무관 손종태 (042-481-8150)