[호서대학교 창업중심대학 스타트업 CEO] 리튬이차전지용 전해질 원천 소재를 개발해 상용화하는 ‘자인에너지’

이주현 자인에너지 대표(2024년 창업중심대학 지역특화 지원사업)

-원천 소재 기술에 기반한 차세대 리튬 배터리를 개발
-음이온수용체 원천기술에 기반한 차세대 고분자 전해질, 전극 바인더 소재를 확보

자인에너지는 리튬이차전지용 전해질 원천 소재를 개발해 상용화하는 스타트업이다. 이주현 대표(43)가 2022년 8월에 설립했다.

이 대표는 “자인에너지는 원천 소재 기술에 기반한 차세대 리튬 배터리 개발을 진행하고 있다”며 “자인에너지는 전해질 첨가제, 고분자 전해질, 전극 바인더의 세 가지 소재 제품군과 독자 소재가 적용된 원통형 셀 제품을 보유하고 있다”고 말했다.

“음이온수용체 원천기술을 확보하고 이에 기반한 소재 포트폴리오를 구성하였습니다. 자인에너지의 전해질 첨가제는 다기능성 음이온수용체로서 배터리의 성능, 수명, 안정성을 모두 개선할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 고기능성 전해질 첨가제는 해외의존도가 특히 높고, 양산성과 기능성을 모두 갖춘 아이템을 발굴하기가 어렵습니다. 자인에너지의 전해질 첨가제는 기존 첨가제에 비해 월등한 기능성을 보여주고 있어 핵심 소재의 국산화와 수출에 기여할 수 있습니다.”

자인에너지는 음이온수용체 원천기술에 기반한 고분자 전해질 소재를 확보하고 있다. 차세대 고체 전해질에는 크게 황화물계, 산화물계, 고분자계로 나뉠 수 있는데, 각 전해질은 장단점을 가지고 있다. 이 대표는 “그 중 고분자 전해질은 고체 전해질 중 가장 오랜 역사를 가지기도 했다”며 “공정성이나 가격 측면에서 매우 우수하나, 이온전도도 특성이 비교적 낮아서 전지 구현이 어려운 측면이 있다”고 말했다.

“자인에너지 고분자 전해질은 이러한 문제를 해결하여 상온에서도 1 mS/cm 이상의 높은 이온전도도를 구현할 수 있습니다. 열경화성 고분자 전해질로서 액상으로 주입 후 에이징을 통해 고상화되어 기존 공정에서 고체배터리를 제조할 수 있어 공정성과 가격 측면에서 상용화에 유리한 고체전해질 소재라고 할 수 있습니다. 그 외에 원천 소재에 기반한 기능성 키토산 바인더가 있습니다. 음이온수용체의 기능성이 부여된 바인더로 리튬이온전도도를 높여주어 전극에서의 가역반응에 기여할 수 있고, 구조적으로 더 안정해서 실리콘계 음극에 적용될 수 있습니다.”

자인에너지는 전해질 첨가제가 적용된 21700 5Ah원통형배터리 셀을 배터리 제조사와의 합작개발해 제품화하고 있다. 성능, 수명, 안정성 측면에서 우수하며, 12월 중 KC62619, IEC62619 인증을 획득할 예정이다.

이 대표는 “자인에너지의 경쟁력으로 핵심 소재의 원천기술을 확보하고 있다는 것”이라고 말했다.

원천 물질 특허등록 및 출원을 국내 6건, 해외 8건 보유하고 있고, 권리확보를 계속하고 있다. 이와 함께 배터리 제조사로부터 받은 검증 레퍼런스를 확보하고 있다. 제조사 배터리에 당사의 전해질 첨가제를 적용한 경우, 수명은 최대 2배 연장, 고율방전 용량 2배 향상, 고온 안정성, 저온 방전 용량 증가의 효과를 확인했다. 현재는 양산품에 대한 가격과 물량에 대해서 논의하고 있어, 상용화를 코앞에 두고 있다.

자인에너지 탑다운과 바툼업 동시 접근을 통해서 배터리 공급망에 진입하고자 노력하고 있다. 배터리 공급망은 엔드유저인 EV 제조사부터 소재 제조사까지 촘촘하게 연결되어 있어 진입장벽이 상당히 높은 게 현실이다. 자인에너지는 배터리 공급망 내에 진입하고 있는 소재회사, 전해액회사, 배터리제조사, 전기차제조사에 기술검증을 제안하고, 검증 프로젝트를 진행하며, 그 결과를 토대로 비즈니스 단계를 진행하려는 노력을 계속하고 있다.

“고객사의 구매팀과 개발팀을 동시에 접촉하여 의사소통함으로써 기술적 니즈를 확인하고, 기술 검토 및 검증, 구매 협상이 원활하게 진행될 수 있도록 노력하고 있습니다. 국내 배터리 기업만 아니라 중국, 유럽의 배터리 제조사를 대상으로 협력관계를 구축하고 글로벌 시장에 진출하기 위해서 국내외 전시회에 참가하여 기술력과 제품을 홍보하고 있습니다.”

자인에너지는 블루포인트파트너스, 에코프로파트너스, 리벤처스 등 기관투자사로부터 초기투자를 받아 마케팅과 파일롯 생산을 진행하고 있다. 현재 배터리 제조사로부터의 레퍼런스를 확보함에 따라서 내년 상반기 Pre-A 내지 시리즈 A 투자 유치를 진행할 계획이다.

이 대표는 어떻게 창업하게 됐을까. “아버지인 이주영 박사는 전해질 소재 원천 기술 보유자입니다. 20여년간 연구한 결과물을 정부 연구기관에서 오랜 기간 검증하고, 기술 개발을 완료한 후 사업화하기 위해 애써 왔습니다. 저도 화공 소재를 전공하였습니다. 부자지간에 서로 의지하며 사업화를 위해서 수년간 함께 노력해 왔습니다. 리튬이온배터리 소재 기술이 고도화 되고, 차세대 배터리 소재기술에 대한 니즈가 증가할 즈음 창업을 준비하고, 2022년에 자인에너지를 설립하게 되었습니다. 창업 초기에는 예비창업패키지와 충청북도의 이차전지 스타트업 육성 플랫폼 사업 등 정부와 지자체의 창업지원자금을 통해서 초기 자금을 마련할 수 있었습니다. 창업보육센터의 보육 공간을 적극적으로 활용하기도 했습니다.”

창업 후 이 대표는 “도전과 결단과 실행의 연속이었다”며 “매번 걸어보지 않은 길을 걸어야 하는 막막함 속에서 주변 조언과 격려에 힘을 얻으며 계획을 세우고 부딪혀 나가면서 배우고 성취하고 있다”고 말했다.

“녹록지 않은 현실 앞에서 그래도 잠시 뒤를 돌아보면 우리가 세웠던 계획 그 이상을 달성한 결과물들이 세워져 있을 때 많은 보람을 느낍니다. 우리의 기술이 글로벌 시장에 나아가 유수의 기업들로부터 결과를 만들어내고 인정을 받고 있다는 것을 확인할 때 큰 희열을 느끼게 됩니다. 혼자 고민하던 시간에서 벗어나서 함께 할 수 있는 구성원들과 조직이 세워지고 성장하는 것에도 감사함과 즐거움이 있습니다.”

자인에너지는 이 대표 외에 최고기술책임자이자 연구소장인 이주영 박사, 삼성SDI 등 배터리 관련 기업에서 국내와 해외 영업에 오랜 경력을 가진 김락진 부사장, 또 오랜 동료이자 운영관리를 맡고 있는 장우영 이사가 임원으로 구성돼 있다. 연구개발인력 4명(석사2명 포함), 재무회계인력 1명(석사)이 함께하고 있다.

앞으로의 계획에 대해 “자인에너지는 현재 수요처들과의 협업과 기술검증 프로젝트를 계속 확장하고 있다”며 “기술검증을 통해서 확보한 물량을 기반으로 점진적으로 스케일업하여 성장해나가며 국내는 물론 글로벌 배터리 공급망에 진입할 것”이라고 말했다.

“2024년 현재 파일롯 단계에서 스케일업하여 2025년부터는 양산단계로 진입하며, 2029년 기업공개를 목표로 성장해 갈 계획입니다. 소재 기술에서 시작해서 차세대 리튬 배터리 개발에도 힘을 쏟고 있습니다. 당사의 고분자 전해질을 기반으로 한 유무기 복합 고체 전해질에 대한 연구개발을 수행하고 있습니다. 이렇게 확보된 전해질 기술을 가지고 상용할 수 있는 차세대 리튬 고체 배터리를 구현하고자 합니다. 이차전지 전해질 소재 분야에서 글로벌 리더로 성장할 것입니다.”

설립일 : 2022년 8월
주요사업 : 리튬이차전지 소재 및 리튬이차전지
성과 : 2022년 8월 충북 이차전지 스타트업 육성 사업 선정, 2023년 1월 기업 부설 연구소 설립, 2023년 4월 환경부 에코스타트업 지원 사업 선정, 2023년 12월 기관 투자 유치 (블루포인트파트너스), 2024년 3월 벤처 기업 인증, 2024년 4월 기관 투자 유치(에코프로파트너스, 리벤처스), 2024년 5월 충북 지역 특화 레전드 50+ 이차전지 기업 선정, 창업중심대학 창업사업화지원사업 선정, 2024년 7월 딥테크팁스 창업성장기술개발사업 선정, 2024년 11월 충청북도 도지사 표창, 2024년 12월 ISO14001, 9001 인증 획득, 소재·부품·장비 전문기업 인증

이진호 기자 jinho2323@hankyung.com