2030년 차세대전지 1등 국가를 실현하기 위해 차세대전지 핵심기술 27개 개발이 집중된다. 이를 위해 차세대전지를 포함한 반도체‧디스플레이 등 3대 주력기술에 2027년까지 5년간 민‧관 R&D 약 160조원이 투자키로 했다.

과학기술정보통신부(장관 이종호)는 6일 비상경제장관회의에서 우리나라 3대 주력기술인 반도체‧디스플레이‧차세대전지 분야에서 미래 핵심기술을 확보하기 위한 ‘3대 주력기술 초격차 R&D전략’을 관계부처 합동으로 발표했다.

이에 과기정통부는 지난해부터 반도체‧디스플레이‧차세대전지 각 분야 산‧학‧연 전문가로 구성된 TF팀을 운영해 초격차 R&D 전략을 준비해 왔다. 안건에서는 3대 주력기술 분야 ‘세계 1위 수준의 초격차 기술 확보’를 목표로 설정하고, ▲범부처 차원의 민·관 연구 협의체 출범 ▲미래 핵심기술 분야 R&D 중점 지원 ▲석·박사급 고급인력 및 전문인력 양성 ▲연구 인프라 구축 ▲국제협력 강화 등 세부 추진전략을 제시했다.

▲차세대전지 핵심기술은 - 2030년 차세대전지 1등 국가 실현을 위해 27개 기술을 선정하고 혁신적 효율‧성능 향상, 안전성‧내구성 향상, 원료‧소재 자립화 추진 등에 집중한다.

이차전지의 경우 현재의 에너지 밀도 한계 돌파, 화재방지‧안전성 향상, 非희귀성/무한대 원료 활용을 위한 기술 개발이 진행된다.

수소연료전지는 시스템 효율 및 경제성 향상, 장기 내구성‧안전성 확보, 핵심소재 국산화 및 신소재 발굴을 위한 기술개발이 동위원소전지는 고출력‧고효율 자체 기술 개발, 극한환경 구동성‧안전성, 국내 생산기반 및 국제공급망 확보에 주력한다.

차세대 전지 기술의 완성도는 낮으나 향후 파급효과가 클 것으로 예상되는 미래유망기술 확보를 위한 R&D를 기획, 추진한다. 내년에는 신규로 조기 상용화 가능성이 높은 민간 수요 기반 핵심 기술에 대해 기업 참여형 R&D가 기획‧추진된다. 초격차 기술 성능을 확보하기 위해 미래 소재를 발굴하고 원천기술개발을 수행하는 미래기술연구실(이차전지, 수소) 지원도 강화된다.

올해에는 핵심 연구인력 및 기술‧산업 선도형 인재 양성에 집중한다. 임무지향‧한계돌파형 국책 R&D 사업, 대학 연구거점 구축 사업 등을 통해 석‧박사급 고급 인력을 양성하고 기술 뿐만 아니라 관련 정책·산업·국제동향 등 폭넓은 식견을 보유하고 차세대 기술‧산업을 선도하는 전략가 육성도 추진된다.

기술 선진국과의 협력사업 발굴 및 네트워크를 구축(2024년부터)하고, 국제에너지기구(IEA) 등 기 구축된 다자 협력 체계 강화하는 한편 차세대 전지 분야 기술창업 및 스케일업 지원 프로그램, 기초분석 인프라 구축 사업도 진행된다.

이와 함께 산·학·연 연구자간 R&D 협력, 성과활용 연계 및 국제협력 지원 등을 위한 연구협력센터를 구축해 차세대 기술 혁신 생태계 조성에도 앞장설 방침이다.

▲구체적인 27개 차세대전지 핵심기술은 - 이차전지 분야에서는 에너지 밀도 한계 돌파, 화재방지 향상, 非희귀성 원료 활용 등을 위한 14개 기술이 집중된다. 세부적으로는 혁신적 효율·성능 향상을 위해 △하이니켈(90% 이상) 양극재, 실리콘 음극재(5% 이상) 등 고성능 소재 개발 △셀-모듈-팩 연계 단순화 화학억제 등 패키징 소재 개발 △고성능 하이니켈 NCM 양극 소재 적용 전고체전지(800Wh/h) △리튬메칼 음극 기반 혁신전지(1000Wh/h) △황 전극을 활용한 리튬황 전지 기술 △건식 극판 공정 기술 기반 고성능 리튬이온전지 기술(800Wh/h) 개발이 추진된다.

안전성·내구성 향상을 위해 △리튬이온계 소재 기반 고안전성 전고체전지 △친환경공법을 적용한 인산철(LFP)계 전지 △고안전성 전고체전지 생산기술 △非리튬이온계 소재 기반 고안전성 전고체 및 수계 이차전지 △고안전성/장수명(수명 20년) 레독스 흐름전지 개발이 추진진다.

원료·소재 자립화를 위해 나트륨이온전지(고도화) 및 다가이온전지(600Wh/h), 해수전지(450Wh/h), 사용후전지의 재활용(산업부) 등이 진행된다.

수소연료전지 분야에서는 시스템 효율, 내구성‧안전성 향상, 핵심소재 국산화 및 신소재 7개 기술이 이뤄진다.

세부적으로는 혁신적 효율·성능 향상을 위해 △고성능 연료전지용 전극/전해질 개발(효율 70%(LHV)) △신개념스텍 설계 및 모듈화 기반 연료전지 셀 제조·시스템 부품 요소기술(200kW급, 효율 65%(LHV)) △연료전지 가격 저감을 통한 스텍 공용화/불량률 개선 기술 등이 포함됐다.

수소연료전지 안전성·내구성 향상을 위해 신소재 개발을 통한 장기내구성 확보(10만 시간, 100만km)와 장시간 운전에도 안전성을 확보할 수 있는 소재 및 부품 기술 고도화 등이 진행된다.

수소연료전지의 원료·소재 자립화를 위해 고분자전해질 등 핵심소재 국산화와 시스템 최적화, 소재 예측 기반 고급화 기술 개발이 추진된다.

동위원소전지 분야는 우주, 극지 등 극한 환경에서 고출력‧고효율, 안전성 확보 등 6개 기술이 포함됐다. 세부적으로 △고효율/고출력 열-전력변환 시스템(30W, 10년, 효율 25%) △고효율/고출력 베타전지(20mW, 5년, 효율 5%) △극한 환경(극저온, 침수, 고압, 부식성) 조건하 고성능 구동 △우주 및 극한환경 내구성 확보, 일상환경 안전성 확보 △동위원소 열원 및 베타방출 동위원소 생산기술 △동위원소 열원 공급망 확보, 베타선 방출핵종 농축기술 등이다.

▲3대 주력기술 초격차 R&D전략 - 우선, 각 분야별로 범부처 차원의 ‘민·관 연구 협의체’를 구성‧운영한다.

민간의 뛰어난 우위 역량을 바탕으로 3대 기술 분야의 미래 시장을 선점하기 위해 민‧관 협업 기반의 선제적인 R&D 투자가 시급한 상황이며, 그동안 3대 주력기술 분야는 기초‧원천, 응용‧개발, 상용화 단계가 분절적으로 지원되는 경향이 있었다.

정부는 이러한 문제점을 극복하고, 민간 수요기술 중심으로 단절 없는 연구 지원을 위해 과기정통부와 산업부 등 3대 주력기술 분야 R&D사업을 지원하는 부처와 산‧학‧연 전문가‧단체들로 구성된 ‘민‧관 연구 협의체’를 올해안에 구성해 R&D사업 기획부터 연구성과 공유, 활용까지 R&D 전 단계를 빈틈없이 연계해 추진한다.

또한 정부는 민간과 함께 반도체‧디스플레이‧차세대전지 3대 주력기술 분야 초격차 기술 확보와 신시장 창출을 위해 2027년까지 5년간 총 160조원 규모의 민‧관 R&D 자금을 투자할 예정이다.

또한, 3대 주력기술 분야 정부 R&D는 응용‧개발 단계 및 현세대 기술과 더불어 기초‧원천 단계 및 차세대 기술도 강화해 균형 있게 지원한다.

아울러 민간에서 필요한 기술 분야에 신속하게 R&D 투자가 이뤄질 수 있도록 부처별 전략기술 관련 법령과 제도 등을 활용해 R&D, 인력, 세제 지원 등을 적극적으로 추진할 예정이다. 이를 위해 조세특례특별법상 국가전략기술 세부기술 선정 시 민간기업의 중요 기술이 즉각적으로 지원 대상에 반영될 수 있도록 부처 간 소통과 협력을 강화한다.

세 번째로, 석‧박사급 고급 인력은 물론, 전문 인력 양성을 통해 이들이 민간으로 적기에 진출할 수 있도록 지원한다.

정부는 3대 주력기술 분야별로 석‧박사급 고급인력 양성을 위해 대학 연구거점 구축사업 등을 신설‧확대하고, 계약정원제, 계약학과 및 전공트랙 신설 등을 통해 실무에 바로 투입할 수 있는 전문인력 양성도 적극 지원한다.

마지막으로, 미래 초격차 기술 확보를 위한 R&D 추진을 위해 연구자 중심의 인프라를 조성하고 국제 협력을 활성화한다.

반도체 관련 새로운 물질과 구조 기반 시제품을 제작할 수 있는 연구자 중심의 특화 오픈팹(Open Fab) 구축을 추진하고, 디스플레이‧차세대전지 맞춤형 연구 인프라도 조성한다. 또한 나노종합기술원(Si CMOS 공정)과 한국나노기술원(화합물 공정) 등 기존 팹 간 역할 분담을 명확화하고 연계를 강화한다.

아울러 기술별 핵심난제를 미국, EU 등과의 국제협력 연구를 통해 함께 해결하기 위해 ‘연구자 포럼’ 개최, 기술 선진국과의 공동 R&D 사업 신설 등을 지속 추진해 국제협력을 강화한다.