美 에너지부, 에너지밀도 4배 높인 '슈퍼 배터리' 개발 추진

2년내 시제품 제작 목표

줄스-1K 프로그램 소개 내용. (사진=ARPA-E 홈페이지)

[더구루=홍성일 기자] 미국 에너지부(DOE)가 기존 리튬이온배터리보다 에너지밀도를 4배 높인 '슈퍼 배터리' 개발을 추진하고 있다. 에너지부는 2년 내 차세대 배터리 시제품을 제작하고 양산에도 나선다는 계획이다. 에너지부는 이번 차세대 배터리 개발을 통해 중국산 배터리의 영향력도 축소시킨다는 목표다.

26일 업계에 따르면 에너지부 산하 에너지고등연구계획원(ARPA-E)은 JOULES-1K(Jumpstart Opportunities to Unleash Leadership in Energy Storage with 1K Energy Storage Systems, 이하 줄스-1K) 프로그램의 2단계 계획을 발표했다. ARPA-E는 줄스-1K 2단계 프로그램에 참여하는 6개 프로젝트에 1500만 달러(약 220억원)를 투입할 것이라고 설명했다.

줄스-1K 프로그램은 에너지밀도를 확 높인 차세대 배터리 기술을 개발하는 것을 목표로 지난 2023년 10월 시작됐다. ARPA-E는 "프로그램에 참여하는 프로젝트는 1K(1000) 에너지밀도를 달성해야한다"며 "이는 전체 수명동안 1000Wh/kg, 1000Wh/L 이상 에너지 밀도를 유지하는 배터리를 개발해야한다는 의미"라고 소개했다. ARPA-E가 제시한 목표는 현존 최고 에너지 밀도를 가진 리튬이온배터리보다 4배 높은 수치다.

ARPA-E는 줄스-1K 프로그램으로 확보한 배터리를 전기 수직이착륙기(eVTOL), 드론, 무인 잠수정(UUV), 무인 수상정(USV), 로봇, 휴대용 전자기기 등 초고밀도 에너지 저장 시스템이 필수적인 모든 분야에 적용할 것이라고 전했다.

줄스-1K 프로그램 1단계에는 총 13개 프로젝트팀이 참여했다. 13개 팀에는 △일리노이 공과대학교 △메릴랜드 대학교 △일리노이 대학교 시카고 캠퍼스 △세인트루이스 워싱턴 대학교 △존스 홉킨스 대학교 △조지아 공과대학교 연구소 △지너 △라이트일렉트릭 △프로펠 에어로 △오로라 플라이트 사이언스 △앤드 배터리 에어로 △솔리드 에너지스 △프리시전 컴버스젼 등 이다.

2단계 프로젝트에는 존스 홉킨스 대학교, 메릴랜드 대학교, 일리노이 공과대학교, 조지아 공과대학교, 프리시전 컴버스젼, 앤드 배터리 에어로 등이 참가한다. 2단계 참가 프로젝트팀은 24개월 안에 차세대 배터리 시제품을 만들어야 한다. 특히 시제품은 양산품에 가까울 정도로 높은 완성도를 갖춰야 하는 것으로 알려졌다.

ARPA-E는 줄스-1K 프로그램을 바탕으로 배터리 탈중국화에도 속도를 낸다는 계획이다. 미국 정부는 최근 국방부를 중심으로 배터리 공급망 문제에 대한 우려를 내놓고 있다. 드론, 전자장비의 사용 증가 등으로 배터리 사용량이 급증하고 있는 가운데 공급망 상당 부분을 중국에 의존하고 있다는 지적이다. 이에 국방부는 올해 초 중으로 새로운 배터리 전략도 발표할 것으로 전해졌다.

ARPA-E 관계자는 "줄스-1K 프로젝트에 선정된 프로젝트들은 향후 미국인의 에너지 비용을 절감하는데 기여할 것"이라며 "배터리 분야에도 획기적인 발전을 가져와 미국의 안보와 산업 경쟁력에 우위를 제공할 것"이라고 말했다.