사람의 생명을 위협하는 배터리 기술 이제 그만, 인류가 찾는 화재 없는 차세대 물 배터리 개발한 ㈜코스모스랩

2021년 설립된 코스모스랩 (COSMOS LAB)은 어떠한 환경에서도 화재가 발생하지 않는 차세대 배터리 셀을 개발하는 기업이다. 흔히 알려진 시장내 많은 제품들이 배터리의 화재가 발생되어 사용자가 이미 사망한 후에 뒤늦게 배터리 화재를 진압하는 기술이거나, 사람이 탈출할 수 있도록 화재를 지연시키는데 불과한 제품들이다.

코스모스랩은 전세계 최고 수준의 안전성을 구현할 수 있는 기술은 바로 ‘물’을 전해질로 사용한 물 배터리 (Aqueous battery)에 주목하여 3년간 기술을 개발해왔다.

ⓒ코스모스랩 각형 물 배터리

최근 미국 뉴욕시에서만 불과 6개월사이에 전기자전거의 리튬이온배터리 화재로 13명이 목숨을 잃었다. 그 외에도 인도에서는 충전중이던 전기스쿠터의 화재로 인하여 온가족이 사망하고, 또한 다층건물의 대규모 화재로 8명이 사망하는 등 2022년 한해에만 약 30건이 넘는 배터리 폭발 사고가 보고되어지고 있다.

하지만 더 심각한 것은, 사고발생률 zero를 지향하며 세계에서 가장 안전한 자동차를 제조하는 것으로 알려진 볼보(Volvo)도 마찬가지로 최근 배터리 화재 위험으로 4년간 생산된 모든 181대의 전기트럭제품의 리콜을 결정하였다. 미국의 니콜라(Nikola) 또한 배터리 팩의 화재위험성을 근거로 전기트럭을 전량 리콜 하는 것과 함께 판매를 잠정 중단하기에 이르렀다.

또한 7월 26일 네덜란드 해안에서 자동차를 운반하던 화물선내 불과 25대의 전기차에서의 화재가 발생하여 함께 실려있던 약 3900여대가 넘는 자동차가 전량 소실되어 약 5,600억원의 피해가 발생되기도 하였다.

물 배터리는 말 그대로 전해질이 물이다. 리튬이온배터리는 발화점이 16ºC (Dimethyl Carbonate)인 혹은 33ºC (Diethyl carbonate)와 같은 유기용매를 전해질로 혼합하여 사용하거나, 수분과 만나면 갑작스럽게 폭발하는 리튬이라는 광물을 배터리 내부의 주요 소재로 사용한다. 애초에 안전할 수 없는 제품인 것이다.

코스모스랩은 배터리의 성능 또한 세계 최고 수준에 도달하였다. 온도가 춥거나 뜨거울 때 잘 작동하지 않거나 폭발위험성이 증가하는 리튬이온배터리와 비교하면 최고 수준의 수명이다. 또한 화재위험성이 없어, 충전량을 제한하거나 배터리팩의 온도를 유지하는 장치나 화재를 예방하고 진압하는 별도의 장치나 기능이 필요 없어졌다.

또한 기존 CATL에서 불과 -10도에 도달한 것을 큰 흥행이슈로 삼고 있는 것과 달리 이미 -40도에서 고온 45도의 극한의 온도 환경에서도 충전과 방전이 가능하다.

현재 시장내 고객들을 맞이하기 위한 양산화 준비에 코스모스랩이 주목하고 있는 이유이다.

특히 고체상 전해질을 사용하는 전고체전지나 소듐을 사용하는 소듐이온배터리 등 모든 차세대 기술이 화재위험성이 없는 것이 아닌 감소된 수준임에 불과하며 아직 상용화를 논할 단계가 아니라는 점도, 인류가 찾는 차세대 배터리에 가장 근접한 기술이 코스모스랩임의 기술임에 자신하고 있는 이유이다.

ⓒ코스모스랩 수명 데이터

코스모스랩은 만 2년만에 무려 25건의 특허 출원을 통해 차세대 물 배터리를 구성하는 각 핵심 소재 기술에 대한 수직적 통합을 위한 원천기술을 빠르게 확보해 나가고 있다. 특히, 배터리를 구성하는 핵심 원천 소재인 분리막, 전극, 전해질, 집전체에 관한 기술들을 포함하여 배터리 운전 기술 등 차세대 물 배터리의 기술 장벽을 공고이하고 있다. 이러한 차세대 배터리분야의 선도적인 특허 확보를 바탕으로 2026년이후 기술특례상장을 또한 목표로 하고 있다.

그 밖에도 2023년 CES(국제전자제품박람회), MWC(국제모바일기술박람회)에 제품을 출품하여 이미 해외에서 먼저 기술력을 인정받고 있으며 2024년에는 처음으로 CES 2024혁신상에 도전할 계획이다.

2023년 현재 코스모스랩은 전세계 물배터리를 연구하는 학교와 연구소를 포함하여 이미 나스닥 등에 상장한 글로벌 물배터리 제조사보다 높은 에너지밀도를 구현하고 있다. 이는 이전에도 개발된 많은 물배터리 제품들이 낮은 에너지밀도 (Specific energy)를 극복하는데 꾸준히 도전해온 결과물로써, 기존의 물배터리 제조사들이 ESS나 UPS와 같은 낮은 에너지밀도와 안전성만을 추구하는 분야에 적용되던 것과 달리 전기자동차를 포함한 모바일 어플리케이션까지 적용가능한 파괴적 혁신의 제품으로 탈바꿈하게 된 셈이다.

ⓒ코스모스랩 Gen1 배터리 모듈

현재 Gen1에 해당하는 100Wh/kg의 기술을 뛰어넘어 2024년 2분기까지 150Wh/kg, 2025년도 200Wh/kg의 제품을 출시하여 리튬이온배터리를 완전히 대체하는 것이 목표이다.

ⓒ코스모스랩 마일스톤(R&D 계획)