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강성구 티엔피솔루션 대표 (사진 = NSP통신)

(서울=NSP통신) 강은태 기자 = 경기도 안산시 단원구의 산업단지 내 입주 기업인 티엔피솔루션(대표 강성구)이 열폭주 현상이 없는 고안전성 수계아연이온전지에 대해 지난달 한국전력공사(KEPCO)와 서울연구원의 제품화 및 실증 사업의 주관기관으로 선정돼 현재 실사용 환경 테스트에 돌입했다.

이에 NSP통신은 강성구 티엔피솔루션 대표와 단독 인터뷰를 진행하고 열폭주 현상이 없는 고안정성 이차전지인 비발화성 수계아연이온전지의 개발과정과 성능에 대해 자세히 들어봤다.

티엔피솔루션이 비발화성 수계아연이온전지를 개발하게 된 배경은

티엔피솔루션은 통신장비·레이더 전문 기업으로서 통신 기지국·장비용 비상전원/UPS 시스템을 자체 제작·납품하며 배터리 통합을 상시 수행해 왔다.

현장에서 리튬이온전지를 적용했을 때 실제로 화재 및 폭발 사례가 다수 발생했고, 그로 인해 통신사들이 다시 납축전지로 회귀하는 과정을 직접 목격했다.

이 경험을 통해 “안전이 확보되어야 산업이 지속된다”는 원칙을 확립했고 화재·폭발 우려가 없는 수계 기반의 차세대 이차전지를 대안으로 삼아 개발을 본격화했고 그 결과 비발화성·무열폭주·친환경성을 동시에 충족하는 수계아연이온전지 기술을 확보하게 됐다.

수계아연이온전지 분야에서 선도적인 연구를 하고 있는 한양대학교 화학공학과 김찬훈 연구부교수가 티엔피솔루션 CTO역할로 함께 하게 된 배경은

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수계아연이온전지 동작 상태에서 드릴을 통한 관통 시연 모습(좌측 김찬훈 박사, 우측 티엔피솔루션강성구 대표) (사진 = NSP통신)

김찬훈 연구부교수(현, 한양대학교 화학공학과)는 기술개발의 CTO 역할을 수행하며 패키징 설계부터 시스템 통합까지 제품화 전주기를 총괄하고 있다. 김찬훈 교수는 수계아연이온전지의 상용화를 위해 선도적인 연구를 수행해온 전문가로 지난 1월에는 국내최초로 수계아연이온전지 기술을 민간기업인 티엔피솔루션에 이전하였다.

김 교수는 “배터리 셀의 소재 연구와 현장 시스템 간의 간극을 좁히는 것이 상용화의 핵심”이라고 강조하고 있다. 그의 주도 아래 티엔피솔루션은 납축전지 대체 시장을 우선 공략하고 향후 산업 맞춤형 고안전형 ESS 솔루션으로 확장하는 전략을 추진 중이며 실험실 수준의 연구가 아닌 수계아연이온전지의 제품화를 위해서 소재에 국한되지 않고 스케일업이 가능한 공정, 전지의 운용 및 각종 인증 준비 등을 총괄하고 있다.

현재 티엔피솔루션의 수계아연이온전지에 대해 한국전력공사(KEPCO)와 서울연구원에서 제품화 및 실증 실험을 진행하고 있는데 이에 대해 설명한다면

티엔피솔루션은 김찬훈 교수의 수계아연이온전지 원천기술을 바탕으로 제품화를 위한 개발 및 실증 계획을 제안하였고 김 교수와의 협력을 통해 2024년 한국전력공사 변전소용 납축전지 대체 제품화 과제에 최종 선정이 되었다. 또한 한국전력공사의 투자와 함께 2025년 9월부터 2년간 중소기업벤처부 상생협력 사업으로 UPS형 수계아연이온전지 제품화 실증을 수행 중이다.

이 사업은 한국전력과 정부의 1대1 매칭 투자로 진행되며 실증 데이터는 향후 변전소·데이터센터용 백업 전원 표준화의 기술 근거로 활용될 예정이다.

또한 2025년 10월부터는 서울연구원이 주관하는 ‘제로에너지빌딩 대응형 공공주택 태양광 연계 ESS 실증사업’을 역시 한양대학교 김찬훈 교수와 함께 진행하고 있다. 특히 시민이 거주하는 공간의 안전성 확보가 중요한 만큼 김교수의 수계전지 기반 기술이 적용된 고안전성 전지와 ESS의 연계 실증 계획이 제로에너지빌딩을 위한 에너지 솔루션으로 좋은 평가를 받았다.

저는 이번 사업을 통해 정부 주도의 '제로에너지빌딩 의무화 정책에 부응하는 핵심 솔루션을 주도하는 기업으로 자리 잡을 계획이며 이번 실증 실험은 실제 공동주택에 수계아연이온전지 기반 ESS를 태양광발전과 연계해 검증하는 국내 최초의 사례로 수계아연이온전지의 비화재성·비가연성·안전성을 객관적으로 입증하는 중요한 단계가 될 것이다.

티엔피솔루션의 수계아연이온전지에 대해 설명한다면

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티엔피솔루션의 수계아연이온전지 (사진 = NSP통신)

리튬이온전지는 인화성 유기용매를 사용하기 때문에 급격한 발화로 이어지는 열폭주 시 화재 진압이 어렵고, 이로 인해 건물 내부 ESS나 통신용 UPS, 병원·공공시설 전원에서는 대부분 납축전지가 비상전원으로 사용되고 있다.

반면 김찬훈 교수와 티엔피솔루션이 개발하고 있는 수계아연이온전지는 비가연성 ‘물 기반 전해질’을 사용하여 발화를 원천적으로 억제하였으며 이 때문에 셀 내부 온도가 급상승하더라도 열폭주 현상이 발생하지 않는다.

에너지밀도는 리튬이온전지 대비 다소 낮지만 방재·소화·격납 설비를 대폭 축소할 수 있어 대형 ESS로 적용 시 총소유비용(TCO) 경쟁력이 우수하다. 또 드라이룸이 필요 없는 공정으로 제조가 가능해, 생산 에너지 및 설비 비용이 리튬이온전지 대비 40~60% 수준으로 절감된다.

티엔피솔루션은 실증 실험이 종료되는 오는 2027년 하반기 양산 개시를 목표로 현재 대면적 전극 코팅·조립공정의 자동화 최적화를 진행 중이다. 실증사업을 통해 확보한 성능·신뢰성·품질(QCD) 데이터를 기반으로 국내 최초의 수계아연이온전지 양산 플랫폼을 구축할 예정이다.

따라서 향후에는 통신, 병원, 공공시설, 데이터센터, 국방용 UPS 등 안전성이 절대적으로 요구되는 시장부터 단계적으로 공급을 확대할 계획이며 열폭주가 근본적으로 발생하지 않는 구조적 안전성을 갖춘 티엔피솔루션의 수계아연이온전지는 인명과 자산을 동시에 지킬 수 있는 차세대 ESS의 핵심 해법이다.

NSP통신 강은태 기자(keepwatch@nspna.com)

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