스마트그리드는 전력수요를 적시에 파악해 필요한 수요량만큼만 송전이 가능한 지능형 전력망 시스템이다. 스마트그리드의 핵심 서비스는 발전소에서 발전한 전기를 가능한 한 빠른 시간에 필요한 곳에서 쓸 수 있도록하는 전기저장장치에 의해 수행되는데, 이를 위해서는 신속한 전력전달 및 우수한 안정성을 갖춘 새로운 음극소재 개발이 필수적이다.
통상적으로 리튬(Li) 이온을 이용하는 양극소재에 대해서는 LG화학, 삼성SDI, Toshiba 등 대형 전지업체에서 상당한 기술이 축적돼왔다. 이에 반해 음극소재는 충전시간이 길고 전지 수명이 짧은 탄소소재에 국한됐기 때문에 기술적 제한이 컸다. 최근에는 탄소를 대체할 수 있는 신소재로 탄소와 비교해 용량이 큰 실리콘과, 고속 충전 및 전지 수명이 우수한 LTO(리튬티탄산화물)가 주목을 받고 있다.
음극소재 개발에는 중국의 BYD, 일본의 Toshiba, Panasonic, 우리나라의 삼성SDI, LG화학 등 대형 전지업체가 참여하고 있다. 특허 공개건수(1990년~2009년)를 기준으로 전체 439건 중 106건이 실리콘에 집중돼 있으며, LTO는 58건으로 조사됐다. 그러나 미국의 Enerdel, Altair Nano, 일본의 Ishihara와 같은 소재 개발업체의 경우, 비록 그 특허 공개건수는 29건으로 적지만, 89% 이상의 특허출원이 LTO에 집중되어 있다(<표> 참조).
 또한 출원동향을 연도별로 살펴보면, 기존의 음극소재인 탄소는 1990년부터 2000년까지는 10건에서 57건으로 특허출원이 증가했지만, 2000년 이후에는 29건에서 49건 사이로 정체되는 경향을 보였다.
LTO는 2000년부터 2009년까지 8건에서 62건, 실리콘은 12건에서 55건으로 급격히 증가해 2000년 이후 이들 소재에 대한 기술 개발이 활발하게 이루어졌음을 알 수 있다.
우리나라에도 LG화학 등에서 LTO에 대한 기술개발이 이루어지고는 있으나, 미국이나 일본의 소재 전문업체와 비교하면 여전히 낮은 수준이다. 향후 스마트그리드의 본격적인 구축에 대비한 경쟁력 확보를 위해서는 LTO를 이용한 음극소재 개발에 역량을 집중할 필요가 있다. 그리고 이는 현재 이슈가 되고 있는 전기차용 전지 저장장치의 개발에도 일조할 것으로 보인다.
<자료제공: 특허청>
<Energy News>
http://www.energy.co.kr
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