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솔리드에너지시스템
솔리드에너지시스템(SES, Solid Energy Systems, 麻省固能)는 2012년 미국 MIT 연구소 스타트업에서 시작해 싱가포르에 본사를 두고 보스턴과 중국 상하이에서 연구소와 시험 생산시설을 운영하고 있는 차세대 배터리 개발사이다. 간략히 SES라고 한다. SES 창업자이자 최고경영자(CEO)는 치차오 후(Qichao Hu，胡启朝，hú qǐ cháo)이다.
SES는 2021년 11월 3~4일 미국과 한국, 중국에서 잇따라 '배터리 월드'라는 온라인 행사에서 아폴로란 이름의 하이브리드 리튬메탈 배터리를 선보였다.
SES는 국내에서 현대차·기아, SK㈜, LG테크놀로지벤처스 등에서 투자를 받았다. 해외에선 GM, 중국 지리자동차와 상하이자동차 등이 투자한 기업이다. SES는 조만간 한국 법인을 설립하고 2022년 말까지 50명 규모로 조직을 꾸릴 예정이다. 이후 현대차 등에 공급한 배터리 제품 생산을 위한 시설도 건설할 계획이다.
개요[편집]
솔리드에너지시스템은 미국 전기차(EV) 배터리 개발업체이다. 차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈 배터리 시제품 개발에 성공, 독보적인 기술력을 바탕으로 2021년 3월 GM과 공동 연구 계약까지 체결해 상업화에 가장 근접한 차세대 배터리 개발사로 주목받고 있다.
SES와 GM은 보스턴 인근에 오는 2023년까지 리튬메탈 배터리 시험 생산 공장을 설립할 예정이며 2025년 최종 상용화를 목표로 하고 있다. 또 SES는 2023년까지 중국 상하이에 리튬메탈 배터리 시범 제조 시설인 '상하이 기가'(Shanghai Giga)를 연간 생산 1GWh 규모로 설립하고, 2025년에 아폴로 배터리를 상용화한다는 목표를 세우고 있다다. SES는 현대차와 미국 제네럴모터스(GM) 전기차에 탑재할 리튬메탈 배터리의 A샘플 공동개발협약(JDA)을 맺고 테스트를 진행 중이다. 공동 개발한 A샘플은 2022년 중 공개될 예정이다.
주요 인물[편집]
- 치차오 후(Qichao Hu，胡启朝，hú qǐ cháo) - SES 창업자 & CEO
2007년, MIT 물리학과를 졸업하고 2012년 하버드대에서 응용물리학 박사학위를 받았다. 같은 해 SES를 정식으로 설립했으며 한국인과 결혼했다. MIT에서 박사 과정을 한 2007~2008년은 부시 정부에서 오바마 정부로 넘어가는 때였는데, 이 때 에너지부에서 친환경 에너지 분야에 많은 투자를 했다. 정부와 산업계의 지원을 통해 대학에서 많은 연구가 이뤄졌으며, 이후 MIT의 석·박사 과정 인력이 배터리 스타트업 등으로 진출했다. 치차오 후도 그렇게 4년 후 2012년 창업했다.
미국에서는 보통 박사과정까지 4년에서 5년이 걸리는 만큼 2012년 미국에서 청정에너지 회사들이 대거 설립됐다. 현재 미국에서 상장된 3개의 배터리 회사 모두 2012년에 설립됐고 세 창업자도 2008년 에너지부의 지원으로 설립되었으며 배터리 업계에 뛰어들었다.
그러나 실리콘 가격의 변동, 새로운 값싼 천연가스, 2008년 금융위기, 그리고 기술 현실 등 여러 요인이 모여, 청정에너지 기술의 거품이 미국에서 결국 붕괴되었다. 2012년 MIT의 스타 스타트업인 미국 최대 리튬배터리 생산업체 A123사가 파산을 선언하며 미국 리튬이온배터리 업계 전체에 그늘이 드리워졌다.
설립된지 얼마 되지 않은 SES는 A123의 부지와 장비를 활용해 조기에 빠르게 배터리 개발에 나서기로 합의했다. 창업 초기 전고체배터리의 개념이 뜨거웠던 만큼 SES의 주력 방향도 고체 리튬금속전지였다. 그러나 여러 해 연구를 해온 치차오 후는 "고체전지에 기초적인 화학적 문제가 여전히 남아 있다는 것을 알게 됐다"며 "나의 멘토는 1996년부터 고체 리튬 금속 배터리를 연구했는데, 당시 업계에서는 8년이상 더 걸릴 것으로 예상했다. 내가 2008부터 고체 리튬금속전지 연구를 시작해도 여전히 8년이상 더 걸릴 것으로 예상하고 있다. 투자자에게 있어서, 공정 기술 방면 도전은 받아들일 수 있지만 기초화학적 위험은 허용할 수 없다"고 말했다. 이것을 깨달은 치차오 후는 곧바로 하이브리드 리튬 금속 배터리로 기술 노선을 돌렸다.[1]
주요 제품[편집]
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- 에르메스(Hermes) : 신소재 개발 플랫폼. 우선, Hermes는 아이폰 배터리 만한 소형 전지이다. 이 배터리를 소재 발견, 개발 및 테스트에 이용한다. Hermes는 에너지 밀도(Y축), 전력밀도 C-rate (X축), 그리고 다양한 온도까지 매우 흥미로운 데이터를 보여준다. 이 데이터가 바로 하이브리드 리튬메탈을 추구하는 이유이자 전고체 개발을 중단한 이유이다. 또한, GM이나 현대차와 같은 주요 자동차 회사가 SES와 함께 실제로 자동차 A-샘플을 개발하고 있는 이유이자, 다양한 온도와 전력밀도 상황에서 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있는 우리의 능력이다.
- 다양한 온도와 전력밀도 상황에서 전례 없는 에너지 밀도를 제공하는 SES의 능력은 자동차 회사에게 매우 중요하다. 왜냐하면 자동차는 고온과 저온 조건에서도 운행돼야 하고, 운전자는 고속과 저속 주행이 가능해야 하기 때문이다. SES 배터리는 +40℃에서 –30℃까지의 상황에서도 고밀도 에너지를 달성할 수 있고, 매우 느린 10시간 방전(C/10)부터 10분 이내의 고속 방전(7C)까지 가능하다.
- 모든 데이터는 제3자 기관의 테스트를 거친 결과이며, SES가 하이브리드 리튬메탈 모델을 추구하는 근거이다. 이 데이터는 전고체에서 하이브리드로 전환한 것이 올바른 결정이었음을 입증한다.
- 고속 충전 또한 가능하다. 모두가 리튬메탈 배터리는 고속 충전이 불가능하다고 생각하지만, 10%에서 90%까지 단 12분만에 고속 충전도 가능하다. 안전성과 관련하여, 리튬메탈이 위험하다는 업계의 인식이 있다. 예전엔 그랬지만, SES는 이를 향상시켜 가장 엄격한 안전 테스트를 통과했다. 관통, 과충전, 외부 단락, 온도 안정성까지 모두 외부 기관의 테스트를 거쳤다. 동일한 양극으로 리튬이온만큼 안전하면서도 훨씬 더 높은 에너지 밀도를 지닌 리튬메탈을 만들 수 있니다. 여기서 한 발 더 나아가, SES는 Hermes를 실제 주행 테스트에 투입했다. 실제로 승용차에 전력을 공급하기 위해서는 Hermes보다 훨씬 큰 배터리가 필요하다. 그것이 바로 차량용 대형 전지인 아폴로(Apollo)이다.
- 아폴로(Apollo) : Apollo는 세계에서 가장 큰 세계 최초의 107Ah 리튬메탈 배터리이다. 무게는 1kg 미만(0.982kg)으로, 아주 가볍다. 에너지 밀도는 417Wh/kg, 935 Wh/L이다. SES가 선보이는 리튬메탈 배터리의 에너지 밀도 중 가장 높다. 또한, C/10, C/3, 1C 측정 결과 에너지 밀도는 놀라울 정도로 일정하다.
- Apollo는 더미 배터리가 아닌 실제로 작동하는 배터리이다. Apollo는 Hermes보다 25배 이상 크다. 모두 하이브리드 리튬메탈 배터리이지만 Apollo는 실제 차량에 사용될 예정이다. Apollo의 장점은 놀라운 에너지 밀도와 성능을 제공함과 동시에 리튬이온과 비슷한, 완성도가 매우 높은 제조 공정을 통해 생산 가능하다는 것이다.
- 현재 상용화된 리튬이온 배터리를 장착한 전기차가 1회 충전으로 약 400km 정도를 주행할 수 있다면 같은 용량의 하이브리드 리튬메탈 배터리는 약 520km 정도를 주행할 수 있다. 또한 12분 만에 90%까지 고속 충전이 가능하다.
- SES가 선보인 하이브리드 리튬메탈 배터리는 현재 상용화되어 있는 리튬이온 배터리와 많은 완성차 회사 및 배터리 업체들이 개발에 몰두하고 있는 전고체 배터리의 장점만 모은 하이브리드 배터리다.
- 아폴로는 관통, 과충전, 단락, 온도 등 안전성과 관련해 외부 검증도 통과했다. 치차오 후(Qichao Hu) SES 최고경영자(CEO)는 "광범위한 온도와 전력 밀도 범위에서 비슷한 수준의 높은 에너지 밀도를 제공한다"고 소개했다. 고온과 저온, 고속과 저속 주행 때 원활하게 작동한다는 의미다.
- 아폴로의 비결은 기존 리튬이온 배터리의 액체 전해질을 '고농도 염중용매'로 바꾸고, 흑연 또는 실리콘이 들어가는 음극재에 리튬메탈을 넣은 데 있다. 전해질을 100% 고체로 바꾼 순수 전고체 리튬메탈 배터리의 전 단계 수준이라는 평가다.
- 차 크기에 따라서 필요한 배터리 수가 정해질 것이다. 대형 트럭이나 대형 SUV라면 약 300개가 필요하다. 그러나 이보다 작은 세단의 경우는 100개에서 150개가 필요하다.
- 아바타(Avatar) : 배터리 상태를 모니터링하는 AI 기반 안전 소프트웨어. SES는 안전을 최우선에 두고 있다. 그러나 그 어떤 배터리도 100% 안전하지 않다. 사실 에너지 밀도가 높을수록 안전성을 유지하기가 더 어렵다. 위험은 늘 있고, 이를 어떻게 줄일 것인가가 관건이다. 여기서 Avatar 소프트웨어가 필요하다. SES는 하드웨어 회사이면서 동시에 소프트웨어 회사이다. 실제로 SES에는 소프트웨어 엔지니어와 데이터 사이언스 엔지니어들이 있다. 이들이 모든 컴포넌트와 소재 품질 관리부터 제조, 성형, 실제 충/방전, 수명 종료에서 재활용까지 모든 단계별 데이터를 수집한다. 모든 과정에서 데이터를 수집하고 24시간 모니터링한다. 이 데이터를 활용해 디지털 트윈 Avatar를 개발했으며, 이는 배터리의 상태를 24시간 모니터링하고 사고가 발생하기 전 예측할 수 있도록 한다. 일반적인 데이터로만 모니터링하면, 사고가 발생하기 직전까지 배터리가 멀쩡해 보인다. 그러나 AI 소프트웨어 Avatar를 활용하면, 뭔가 잘못됐다는 것을 예측할 수 있다. 이슈를 미리 감지하고 경고 신호를 보내기 때문에, 유지 측면에서 안전 관리가 가능하도록 한다.
투자자[편집]
현재 SES는 GM, 현대, 지리자동차그룹, 상하이자동차그룹, 폭스콘 등 5대 주요 자동차 제조사와 제휴하고 있다. GM 및 현대차와는 자동차용 A 샘플 개발 작업을 진행 중dl다. 또한 SK, 테마섹, LG, 티엔치리튬, 버텍스벤처스, 어플라이드 머티리얼즈 등의 기업들과 전략적 파트너십도 유지하고 있다. 그리고 전 세계 투자자들과 주주들의 지지를 받고 있다.
전망[편집]
보통 업계에서 전고체 배터리를 말할 때 90% 정도는 하이브리드에 대해서 이야기한다고 이해하면 된다. 아주 소수 기업만이 순수 전고체를 추진하고 있다. SES의 목표는 전고체가 아닌 리튬메탈이다. 리튬메탈을 통해서 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있을 뿐만 아니라 주행 범위도 늘릴 수 있다. 물론, 전고체 또는 액체 만으로 그 목표를 달성할 수 있다면 그것도 좋을 것이다. 하지만 완성차 업체들은 네 가지 모두 충족하기를 원한다. 즉 안전성, 주행거리 확보, 비용 절감, 그리고 성능이다. 이 네 가지를 달성하기 위해 무조건 전고체로 가야한다는 규칙은 없다. 하지만, 이러한 네 가지 요건을 충족하는 데 있어 리튬메탈이 가장 최적화된 방법이라고 생각한다. 그리고 SES가 중점을 두고 있는 것이 바로 데이터이다. 고체든 액체든 다 되면 좋겠지만, 궁극적으로는 데이터를 기반으로 어떤 선택이 자동차 업계의 목표에 부합하는지 판단해야 한다.
학계에선 새로운 배터리가 나오면 모두 '기다려봐야 한다'고 할 것이다. 실제 차에 넣어서 운행할 때도 그렇게 말할 것이다. 또 학계는 덴드라이트 이슈 등 과학적인 해결에 관심이 많다. 하지만 산업계는 차세대 배터리를 빨리 만들어 양산하는 것이 우선이다. 그래서 SES는 개발 단계에서부터 완성차업체와 손잡고 가는 중이다. 지금까지 리튬메탈 배터리는 R&D 단계에 머물러 있는 '먼 미래'에 가까웠다. 하지만 SES가 이번에 아폴로를 공개하며, 본격적화됐다. 차세대 배터리 경쟁에서 이정표를 세웠다고 본다. 흥미진진한 경주이며, SES는 경주에서 1등 할 자신이 있다고 한다.
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 王贺, 〈鲜为人知的创投故事：80后华裔哈佛博士、SES创始人兼CEO胡启朝〉, 《美国华裔教授专家网》, 2022-02-06
참고자료[편집]
- 솔리드에너지시스템 공식 홈페이지 - https://ses.ai/
- 〈하이브리드 리튬메탈 배터리〉, 《한경 경제용어사전》
- 윤범진 기자, 〈SES, 107Ah 리튬메탈 배터리 Apollo〉, Automotive Electronics Magazine, 2021-11
- 김영주 기자, 〈美SES "한번에 700㎞ 주행 차세대 배터리, 韓서 생산"〉, 《중앙일보》, 2021-11-04
- 오로라 기자, 〈현대·SK 투자한 美 SES, 첫 100Ah+ 리튬메탈 배터리 공개…'꿈의 배터리’ 현실되나〉, 《조선일보》, 2021-11-04
- 이균진 기자, 〈SES "2025년 하이브리드 리튬메탈배터리 상용화…AI로 사고 예방"〉, 《파이낸셜뉴스》, 2021-07-21
- 원성열 기자, 〈현대차·SK가 투자한 美 ‘SES’, 차세대 배터리 ‘아폴로’ 공개〉, 《스포츠동아》, 2021-11-10
- 김민정 기자, 〈美 SES 내놓은 '리튬메탈' 배터리, '게임체인저' 될까?...12분 충전 800km 주행〉, 《ESG경제》, 2021-11-05
같이 보기[편집]
