전기차 화재 방지 획기적 공법

1000℃서 400초이상 타지않아

난연 플라스틱 대비 성능 45배 ↑

양산체계 구축완료, 내년 본생산

“e모빌리티 소재 시장 선도 할 것”

LG화학 연구원들이 신규 개발한 특수 난연 플라스틱 소재를 살펴보고 있다. [LG화학 제공]
LG화학 연구원들이 신규 개발한 특수 난연 플라스틱 소재를 살펴보고 있다. [LG화학 제공]

LG화학이 세계 최장 시간 동안 전기차 배터리 열폭주를 지연하는 배터리 팩 플라스틱 소재를 개발했다.

LG화학은 독자 기술 및 제조 공법을 활용, 열에 의한 변형을 방지하는 난연 엔지니어링 플라스틱 소재를 개발했다고 25일 밝혔다.

전기차 배터리 화재의 주요 원인인 ‘열폭주’는 여러 원인으로 배터리 셀에 스트레스가 가해지며 열이 발생하는 현상이다. 과전압, 과방전 등 단락으로 인해 배터리의 내부 온도가 일정 수준 이상 올라가면 화염이 발생하는데, 리튬 이온 배터리는 물과 반응성이 높아 화재 시 물로 쉽게 소화하기 어렵다.

LG화학이 이번에 개발한 신규 특수 난연 소재는 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)계, 나일론 수지인 폴리아미드(PA)계, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)계의 다양한 소재군을 갖고 있는 고기능성 엔지니어링 플라스틱 소재다. 내열성이 뛰어나 전기차 배터리 팩 커버에 적용 시 일반 난연 플라스틱 대비 긴 시간 동안 열을 차단할 수 있는 것이 장점이다. 온도 변화에도 형태를 유지하는 치수 안정성도 우수해 LG화학의 자체 테스트 결과 1000℃에서도 400초 이상 열폭주에 의한 화염 전파를 방지한다. 이는 일반 난연 플라스틱 대비 45배 이상 뛰어난 성능인 것으로 알려졌다.

신학철 LG화학 대표이사 부회장
신학철 LG화학 대표이사 부회장

배터리 팩 커버에 LG화학의 신규 엔지니어링 플라스틱 소재를 적용하면 화재 발생 시 연소 시간을 지연해 화염의 확산을 방지하고, 운전자의 대피 및 화재 진압에 필요한 시간을 확보하는데 도움이 될 것으로 기대된다. LG화학은 고객사의 필요 충족 차원에서 지난 2009년부터 관련 연구·개발을 지속해 왔고, 마침내 배터리 팩에 적용 가능한 특수 난연 소재를 만들어낼 수 있었다.

LG화학은 이미 양산 체계 구축을 완료했으며, 고객사 일정에 맞춰 2023년부터 본격적인 제품 생산을 시작할 예정이다. 현재 국내를 비롯해 미국, 유럽 등에 특허 출원 절차를 진행 중이다. 팩 커버 공급을 기반으로 추후 자동차뿐만 아니라 다양한 산업 분야에 소재 적용을 확대해 나갈 계획이다.

김스티븐 LG화학 엔지니어링소재 사업부장(전무)는 이날 “고객의 페인 포인트(Pain Point·고충) 해소를 위해 10년 넘게 꾸준히 연구해 해결책을 찾아낸 것에 큰 의미가 있다”며 “세계 최고 수준의 컴파운딩 기술력을 바탕으로 지속적인 연구·개발(R&D) 및 양산 투자를 통해 빠르게 성장하고 있는 이모빌리티(e-Mobility) 소재 시장을 선도해 나가겠다”고 말했다.

한편, LG화학은 아연·납 생산량 기준 세계 1위 제련업체인 고려아연과 배터리 양극재의 핵심소재인 전구체를 생산하는 합작회사도 내달 설립한다. 업계에 따르면 양사는 연내 온산공단에 연 2만t 규모의 전구체 공장을 착공, 2024년부터 공식 생산에 들어가는 계획을 협의 중인 것으로 알려졌다. 이로써 LG화학은 배터리 소재 공급처를 다변화할 수 있게 됐고, 고려아연은 2차전지 사업에 새로 진출하는 수확을 거두게 됐다는 분석이다.

전구체는 양극재 재료비의 70%를 차지하는 핵심 소재로 주 성분은 니켈이다. 합작법인 생산 공장은 고려아연 자회사인 켐코로부터 황산니켈을 공급받을 예정이다. 서경원 기자


gil@heraldcorp.com