손현우, 어광준 한국재료연구원(KIMS) 금속재료연구본부 알루미늄연구실 박사 연구팀이 내구성을 높인 전기차용 알루미늄 합금 개발에 성공했다.

연구팀은 알루미늄 합금 내부 나노구조가 작동하는 새로운 메커니즘을 규명하고 이를 통해 개발한 합금이 해외 유수 기업 소재와 비교해도 열적 내구성이 최대 140% 높아졌음을 확인했다.

기존 알루미늄 재질 배터리 외장재는 배터리가 발산하는 열에 의해 지속해서 열화해 전기차가 노후할수록 사고 위험성을 치명적으로 높이는 문제가 있었다. 이번에 개발한 알루미늄 합금은 기존 6000계열 알루미늄 합금에 다양한 미량 원소를 첨가해 열적 내구성을 높이고 발열로 인한 외장재 열화 현상을 지연시킬 수 있다.

연구팀은 투과전자현미경, 3차원 원자탐침현미경을 이용한 최첨단 나노구조 정밀분석 과정을 통해 수십 가지 미량 원소를 첨가하고 나노구조를 분석해 데이터베이스를 새롭게 구축했다. 이를 기반으로 몇 개의 원소가 열 안정성을 향상할 수 있음을 확인했다.

열적 내구성 향상 기술이 적용된 알루미늄 합금은 전기차 배터리 외장재나 초음속 항공기 구조재료 분야 등 고온 환경에서 장시간 사용하는 부품에서 매우 우수한 특성을 발휘할 수 있다. 기존 열적 내구성 향상 기술은 알루미늄 합금에 오랫동안 사용된 원소 데이터베이스를 활용하는 한계가 있었으나 이번 연구는 데이터베이스를 다각화하고 새로운 합금 설계 방향을 제시했다는 측면에서 그 의미가 크다.

전기차 배터리 외장재 시장은 2020년 4억 6490만달러에서 연평균 8.4% 성장해 2029년 8억 6330만달러에 달할 것으로 전망된다. 현재 해외에 비해 기술 경쟁력 측면에서 뒤처지고 있으나 이 기술을 통한 국산화로 수입 대체 효과는 물론 수출도 가능할 것으로 기대된다.

손현우 박사는 “이번에 개발한 기술이 상용화될 경우 해외 선진사 대비 뒤처져 있는 고부가가치 알루미늄 합금 개발의 필요성을 인식시키고 국내업체가 적극적으로 연구개발 시장에 진입하게 만드는 계기가 될 것”이라고 말했다.