지난 2014년 8월 산학연공동연구 법인회사로 설립된 탑앤씨(대표 김동수 한밭대 창의융합학과 교수)는 롤투롤 인쇄전자 기술(Roll to Roll Printed Electronics)을 이용해 이차전지용 파우치 필름과 초정밀 롤투롤 장비를 개발·생산하고 있다고 2일 밝혔다.

리튬이차전지는 산업 공구, 핸드폰, 노트북과 같은 일상 생활 속 기기에 광범위하게 사용된다.

일반적인 리튬이차전지는 액체 상태의 전해액을 사용하는데 전해액 누액에 따라 배터리가 손상되거나 폭발이 발생할 가능성이 있다. 반면 리튬이온폴리머전지는 고분자 전해질을 사용하기 때문에 형태가 겔이나 고체 상태로 존재하며 전해액 누액 발생이 없다. 또한, 알루미늄 파우치 필름을 외장재로 사용하기 때문에 형상을 자유롭게 만들 수 있다는 장점이 있다. 

금속과 고분자 필름 간의 안정적인 접착력은 파우치 필름의 품질을 좌우하는 중요한 요소로 꼽힌다.

현재, 파우치 필름 산업의 대표기업인 일본 DNP의 경우에는 압출적층 방식을 적용해 우수한 품질의 제품을 생산하고 있지만 이 방식은 공정이 복잡하고 이에 따른 제조비용이 높다는 단점이 있다.

탑앤씨 연구진은 이러한 제조공정을 개선하고 소재와 공정기술을 개발해 경쟁사와 유사한 품질을 가진 파우치 필름을 개발했다.

연구진은 인쇄전자 기술을 이용한 롤투롤 장비를 설계하고 그라비어 코팅(Gravure coating)을 통한 건조적층(Dry Lamination) 방식을 적용했다. 이는 필름 상에 접착제를 코팅해 파우치 필름을 제조하는 방법이다. 압출 적층 방식 대비 공정이 단순하기 때문에 제조비용 감소와 가격경쟁력 확보, 높은 수율을 달성할 것으로 연구진은 기대하고 있다. 

또한 연구진은 표면처리제와 접착제에 대한 연구 개발을 통해 일본 DNP 제품과 동일한 수준인 10N/15mm 이상의 접착력을 확보했다. 또 안정적인 품질확보를 위해 신뢰성 장비를 구축하고 접착강도, 인장강도, 마찰계수, 성형성, 내전해액성 등 다양한 물성시험을 통해 제품을 지속적으로 개선하고 있다.  

탑앤씨는 연구개발을 통해 파우치 필름 관련 특허 20여건과 국내외 학술지 10편 정도를 출판한데 이어 국내 대기업과 중국 전지업체인 BYD에 샘플 공급과 본격적인 제품 판매를 준비하고 있다. 

한편, 탑앤씨는 산학 협력을 통해 제품 기술력 강화도 추진하고 있다. 탑앤씨를 이끌고 있는 김동수 대표는 지난 21년간 한국기계연구원에 재직한 바 있다. 이후 그는 한밭대와 탑앤씨에 재직하면서 약 20여건의 특허 출원과 10편의 SCI급 논문을 출판하면서 지속적인 연구 개발에 나서고 있다.

김동수 대표는 "그동안 쌓아온 연구 기술력과 경험을 바탕으로 산학연공동연구 법인회사인 탑앤씨의 성공과 발전을 이끌겠다"며 "인쇄전자기술을 이용한 파우치 필름을 개발하고 이를 응용한 기술을 통해 반도체, 디스플레이 등 산업기술 고도화에 앞장 설 것"이라고 말했다.