-자체 출원 기술 기반 리튬메탈 음극 연속 제조공정 구현…소재서 제조장비까지 기술 범위 확대
-덴드라이트 억제 보호층·롤투롤 공정 결합…리드엔지니어링과 장비 고도화 추진

피지컬 AI 운영 데이터 플랫폼 기업 아이엘이 자체 기술을 기반으로 한 리튬메탈 음극 제조용 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비 개발을 완료했다고 밝혔다.

이번 장비 개발은 아이엘이 확보해 온 리튬메탈 음극 소재 및 보호층 관련 기술을 실제 연속 제조공정으로 구현한 것이다. 회사는 소재 개발에서 나아가 핵심 제조공정과 장비 기술까지 내재화하며 차세대 배터리 사업의 기술 기반을 확대한다는 계획이다.

롤투롤 공정은 롤 형태의 소재를 연속적으로 이동시키면서 가공과 표면처리 등을 수행하는 제조 방식이다. 리튬메탈 음극의 연속 생산에 적용할 수 있어 향후 대면적 생산과 제조 효율 향상 등을 위한 공정 기술로 활용될 수 있다.

아이엘은 앞서 ‘이온 전도성 및 물리·화학적 안정성이 향상된 이중 기능성 보호층을 포함하는 리튬메탈 음극 및 이의 연속 제조 방법’에 관한 특허를 출원했다.

해당 기술은 리튬메탈배터리 개발 과정에서 주요 과제로 꼽히는 리튬 덴드라이트(Dendrite) 형성을 억제하기 위한 이중 보호층(DPL) 구조와 진공 환경에서의 연속 제조공정을 핵심으로 한다.

리튬메탈은 높은 이론적 에너지 밀도를 구현할 수 있는 차세대 음극 소재로 주목받고 있지만, 충·방전 과정에서 발생하는 덴드라이트와 계면 불안정성으로 인해 수명과 안전성 확보가 주요 기술 과제로 꼽힌다.

아이엘은 이온 이동의 균일성을 높이고 전극 계면의 안정성을 확보하기 위한 보호층 기술을 개발해 왔다. 이번 롤투롤 장비 개발을 통해 관련 제조공정을 연속화하고 장비 기술까지 확보하는 데 초점을 맞췄다고 설명했다.

특히 아이엘은 인수한 반도체 공정장비 전문기업 리드엔지니어링과 기술 협력을 통해 롤투롤 장비의 성능 고도화와 핵심 제조장비 기술 내재화를 추진할 계획이다.

자체 확보한 배터리 관련 기술에 리드엔지니어링의 반도체 공정장비 설계·제조 역량을 결합해 차세대 배터리 제조공정의 기술 경쟁력을 강화한다는 전략이다.

회사는 향후 장비 운전 조건 최적화와 공정 안정성 검증, 시제품 생산 등을 단계적으로 추진해 실제 배터리 제조공정 적용을 위한 기술 완성도를 높여 나갈 방침이다.

리튬메탈 음극 관련 지식재산권 확보에도 나서고 있다. 아이엘은 최근 리튬메탈 음극 보호층 기술에 대한 미국 특허 출원을 완료했으며, 3D 집전체와 전고체배터리 관련 지식재산권도 확대하고 있다고 밝혔다.

회사는 관련 기술을 전고체배터리를 비롯해 높은 에너지 밀도와 경량화가 요구되는 휴머노이드 로봇과 미래 모빌리티 등 다양한 분야에 적용하는 방안도 검토하고 있다.

자체 피지컬 AI 및 휴머노이드 로봇 사업과 연계해 차세대 에너지 기술의 적용 가능성을 검증하고, 글로벌 배터리 제조사와의 공동개발 및 기술협력 기회도 모색할 계획이다.

고재환 아이엘 배터리R&D센터장은 “이번 롤투롤 장비 개발 완료는 자체 확보한 리튬메탈 음극 원천기술을 실제 제조공정으로 구현했다는 점에서 의미가 있다”며 “소재 기술을 확보하는 데 그치지 않고 핵심 공정과 제조장비 기술까지 내재화해 차세대 배터리 기술의 완성도를 높여 나가고 있다”고 밝혔다.

이어 “앞으로 공정 신뢰성과 생산성을 지속적으로 검증하고 차세대 배터리 상용화에 필요한 핵심 기술을 단계적으로 확보해 나갈 것”이라며 “피지컬 AI와 휴머노이드 시대에 필요한 차세대 에너지 기술 경쟁력을 강화하겠다”고 말했다.

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