GS칼텍스가 2차전지 분야에 박막 기술을 적용하는 등 차세대 2차전지 개발을 둘러싼 국내외 기업들의 경쟁이 치열해지고 있다.

차세대 2차전지로 분류되는 대표적인 제품은 슈퍼커패시터(EDLC · 전기이중층 커패시터)와 박막전지다. 순간적인 고출력을 내는 특성을 가진 슈퍼커패시터 분야에선 국내 기업들이 일본 기업들과의 기술 격차를 빠른 속도로 줄이고 있다. 초기 시장인 박막 2차전지 분야에선 GS칼텍스가 일본 기업들을 따돌리고 선발주자로 나섰다.

전문가들은 차세대 2차전지가 10여년간의 일본 아성을 깨고 시장 기선을 잡은 일반 리튬이온 2차전지에 이어 정보 · 전자 소재 분야의 대표적 수출품이 될 것으로 전망하고 있다.

◆쓰임새 무궁무진한 박막전지

박막 2차전지의 가장 큰 장점은 다양한 산업분야와 제품에 적용할 수 있다는 것이다. 사람 피부에 이식할 수 있을만큼 얇은 두께인데다,액체 전해질을 고체 형태로 만들어 폭발 위험성이 없어서다. 중 · 대형 일반 2차전지의 개발로 전기자동차 산업이 활기를 띠고 있듯이 박막전지의 등장은 영화에서나 등장할 법한 미래 기술의 상용화를 앞당길 것으로 예상된다.

예컨대 종이처럼 접거나 말아서 휴대할 수 있는 디스플레이 장치는 박막전지와 결합이 가능한 제품이다. 대형마트의 제품 진열대에는 박막전지를 넣은 e-페이퍼를 달아 제품 가격표를 일일이 뗐다 붙이거나 썼다 지우는 수고를 덜 수 있다. 첨단 의료산업 역시 박막전지의 잠재 수요가 큰 분야로 꼽힌다. 인공 장기에 들어가는 전원공급 장치의 무게와 크기를 줄일 수 있는데다 무선 충전 기술을 사용,반(半)영구적으로 쓸 수도 있다.

업계에서는 박막전지와 관련한 다양한 산업 애플리케이션 개발로 전 세계 시장 규모가 2015년 5조원에 달할 것으로 보고 있다. 남상철 GS나노텍 사장은 "적용 분야가 워낙 많아 수요업체들의 주문에 맞춘 다양한 패키지 제품을 선보일 계획"이라며 "박막전지는 기존 일반 2차전지와는 차별화된 신규 시장을 형성할 것"이라고 말했다.

◆슈퍼커패시터 분야 한 · 일 경쟁 가열

슈퍼커패시터도 기술 개발 경쟁이 치열한 차세대 2차전지다. 슈퍼커패시터는 리튬이온의 화학적 반응을 통해 충 · 방전하는 일반 2차전지와 달리 탄소 소재의 활성탄에 붙는 전자의 물리적 흡 · 탈착을 이용해 충 · 방전한다.

일반 2차전지에 비해 에너지 밀도(충전량)는 적지만 순간적인 고출력(리튬전지의 5배)을 낼 수 있다는 게 장점이다.

이런 특성 때문에 일반 2차전지의 성능을 보완하는 장치로 하이브리드카 등에 설치된다. 시동을 걸거나 급가속 등 고출력을 필요로 할 때 슈퍼커패시터가 작동한다.

세계 시장 규모는 올해 1조원가량.최근 들어 매년 30% 안팎씩 시장이 확대되고 있다. 일본 마쓰시타 에르나 NEC 등이 세계 시장의 90% 이상을 차지하고 있다. 국내에서는 LS엠트론이 풍력발전기 · 중장비용 슈퍼커패시터를 양산하고 있다. GS칼텍스 자회사인 파워카본테크놀로지와 SK케미칼은 각각 활성탄，전해액 등 관련 핵심소재를 개발하며 양산 시기를 저울질하고 있다.

이정호 기자 dolph@hankyung.com