과학 기술의 발전과 함께 새로운 소재의 개발이 빠르게 이루어지고 있습니다. 특히, 전기차 시장이 확대되면서 배터리의 성능과 안전성을 높이기 위한 효율적인 열 관리 기술이 필수적으로 자리 잡고 있는 분위기입니다. 배터리는 충·방전 과정에서 열이 발생하며, 이를 효과적으로 관리하지 않으면 성능 저하는 물론 안전성 문제로 이어질 수 있기 때문입니다.
이러한 흐름 속에서 방열 접착제(Thermally Conductive Adhesives)가 주목받고 있습니다. 방열 접착제는 단순히 부품을 접착하는 역할을 넘어, 배터리 셀을 구조적으로 고정하면서 열을 효과적으로 방출하는 기능까지 수행하는 첨단 소재입니다. 오늘은 차세대 미래 소재로 주목받고 있는 방열 접착제와 LG화학의 기술력에 대해 알아보겠습니다.
전기차 배터리는 운행 중 지속적으로 열을 발생시킵니다. 그래서 열을 효과적으로 관리하지 않으면 성능 저하는 물론 안전 문제로 이어질 수 있습니다. 특히, 배터리 내부 온도가 일정 수준 이상으로 상승하면 전해질이 분해되고, 내부 단락(Short)으로 인해 화재 위험이 증가할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 배터리에 대한 다양한 열 관리 기술이 적용되고 있습니다. 그 중에서도 방열 접착제는 배터리의 구조적 안정성을 유지하면서 열을 효과적으로 분산시키는 핵심 소재로 주목받고 있습니다.
기존 배터리 조립 방식에서는 별도의 구조물을 이용해 배터리 셀을 지지하고 열을 방출하는 방법이 사용되었습니다. 그러나 이러한 방식은 배터리의 무게를 증가시키고, 부품 수가 많기 때문에 조립 과정이 복잡해지는 단점이 있었습니다. 반면, 방열 접착제는 배터리 셀과 모듈(현재는 모듈과 팩을 접합하고 있습니다.), 혹은 배터리 셀과 팩을 직접 접합하여 구조적 안정성을 유지하면서 열을 방출하는 역할을 합니다. 그래서 배터리 팩의 경량화가 가능해지고, 부품 수를 줄여 생산 공정의 효율성을 높일 수 있습니다.
또, 방열 접착제는 배터리 팩 내부 부품 간의 전기 절연 역할을 수행하여 전기적 단락(Short)으로 인한 사고를 방지하는 데 도움을 줍니다. 배터리 셀 간의 미세한 틈을 메워주는 동시에, 전기를 통하지 않는 절연 소재의 특성을 유지합니다. 이러한 특성 덕분에 전기차뿐 아니라 에너지 저장 장치(ESS)와 산업용 배터리 시스템에도 폭넓게 활용되고 있습니다.
LG화학은 방열 접착제의 용도를 더욱 확장하기 위해 다양한 제품을 개발하고 있습니다. 기존에는 배터리 셀을 모듈에 고정하는 방식(현재는 모듈과 팩을 접합하고 있습니다.)으로 사용되었지만, 최근에는 배터리 팩에 직접 고정하는 방식으로도 적용 범위를 확대하고 있습니다. 특히, 고열전도성을 갖춘 제품부터 경량화에 유리한 저비중 제품까지 다양한 제품군을 보유하고 있으며, NVH*라 불리는 불편한 소음, 진동 등으로부터 배터리 셀을 보호할 수 있는 솔루션도 개발하고 있습니다.
* NVH : 차량이 운행할 때 발생하는 소음(Noise), 진동(Vibration), 거친 승차감(Harshness)을 의미하며, 차량의 주행 성능과 승객의 편안함을 결정하는 중요한 요소
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배터리 시스템의 성능과 신뢰성을 유지하기 위해서는 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하는 것이 필수적입니다. 방열 접착제는 배터리 셀과 모듈, 팩을 견고하게 고정하는 동시에 열을 효과적으로 분산시켜 배터리의 구조적 안정성과 열 관리 성능을 향상시키는 역할을 합니다.
일반적으로 두 물체의 접촉면 사이에 공극(Air Gap)이 발생하면 열전달이 원활하지 않게 되며, 이를 해결하기 위해 방열 소재(TIM, Thermal Interface Material)가 사용됩니다. 하지만 방열 소재는 단순히 열 전도성을 높이는 역할만 수행하며, 접착 기능은 없습니다. 반면, 방열 접착제는 열 관리뿐만 아니라 배터리 셀을 구조적으로 고정하는 접착 기능까지 수행하여, 별도의 지지 구조물 없이도 배터리 팩을 안정적으로 조립할 수 있도록 돕습니다. 이를 통해 배터리 팩의 경량화와 조립 공정의 단순화가 가능해지며, 전체적인 배터리 시스템의 효율성을 높입니다.
또한, 방열 접착제는 높은 열 전도성을 가지면서도 전기 절연 기능을 유지하여 배터리 시스템 내에서 안전성을 확보하는 역할을 합니다. 배터리 셀 간의 단락(Short) 위험을 줄이고, 안정적인 전력 공급을 가능하게 하여 장기적인 배터리 성능 유지에도 도움을 줍니다.
LG화학은 방열 접착제의 활용 범위를 지속적으로 넓히며, 배터리의 구조적 안정성을 높이고 열 방출 성능을 극대화하는 제품을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 방열 접착제는 단순히 열을 분산시키는 역할을 넘어, 배터리 시스템의 성능과 수명을 결정짓는 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다.
방열 접착제가 가장 널리 활용되는 분야는 전기차 배터리 시스템입니다. 전기차 배터리는 충·방전 과정에서 열이 지속적으로 발생합니다. 이때 열을 효과적으로 관리하지 않으면 배터리 수명이 단축되고 심각한 안전 문제로 이어질 수 있습니다. 방열 접착제는 배터리 셀과 모듈, 혹은 배터리 팩을 안정적으로 고정하는 동시에 열을 분산시켜 배터리 내부 온도를 일정하게 유지하는 역할을 합니다. 이를 통해 배터리 시스템의 열폭주(Thermal Runaway) 위험을 줄이고, 배터리 성능과 수명을 증가시키는데 기여합니다.
특히, LG화학의 방열 접착제는 높은 열 전도성뿐만 아니라 경량화에도 초점을 맞춘 제품군을 보유하고 있어, 전기차 배터리의 무게를 줄이고 에너지 효율을 극대화하는 데 도움을 줍니다. 최근에는 배터리 팩에 직접 적용할 수 있는 방열 접착제 개발이 확대되면서, 조립 공정을 단순화하고 배터리 시스템의 내구성을 더욱 강화할 수 있는 솔루션으로 주목받고 있습니다.
방열 접착제는 전기차뿐만 아니라 ESS(에너지 저장 시스템, Energy Storage System)와 산업용 배터리에도 폭넓게 적용되고 있습니다. ESS는 대용량 전력을 저장하고 공급하는 시스템으로, 신재생 에너지와 연계되어 사용되는 경우가 많습니다. ESS는 장시간 높은 출력을 유지해야 하므로, 열 관리가 더욱 중요합니다. 방열 접착제는 ESS 배터리의 발열을 효과적으로 제어하여 시스템의 안정성을 높이고, 지속적인 에너지 공급이 가능하도록 지원합니다. 산업용 배터리의 경우, 전력망, 데이터 센터, 무정전 전원 장치(UPS) 등 다양한 분야에서 활용되며, 열에 민감한 환경에서 높은 신뢰성이 요구됩니다. LG화학은 이러한 산업 환경에 맞춰 배터리 시스템의 안정성을 극대화할 수 있는 방열 접착제를 개발하고 있습니다.
그뿐만 아니라, 방열 접착제의 활용 범위는 배터리를 넘어 모빌리티 산업과 다양한 전장 부품으로 확장되고 있습니다. 기존에는 배터리 셀을 모듈이나 팩에 접합하는 용도로 주로 사용되었지만, 최근에는 전기차의 핵심 동력 부품인 모터, 인버터·컨버터, 차량용 전력 반도체 등 다양한 파워트레인 부품에서도 방열 접착제의 필요성이 커지고 있습니다. 또한, LG화학은 카메라 센서, 차량용 디스플레이, LED 헤드램프 등 전장 부품에도 방열 접착제를 적용하기 위한 연구 개발을 진행하고 있습니다. 이러한 전장 부품들은 고출력과 높은 전력 밀도를 요구하기 때문에, 적절한 열 관리가 필수적입니다. 방열 접착제는 부품 내부의 발열을 효율적으로 제어하여 장기적인 성능 유지와 내구성을 높이는 데 기여하고 있습니다.
자동차 산업은 전동화 및 자율주행 기술의 발전으로 인해 급속도로 변화하고 있으며, 이에 따라 모빌리티 접착제 시장도 빠르게 성장하고 있습니다. 자동차 접착제 시장은 2024년 약 9조 원 규모에서 2030년까지 16조 원 규모로 확대될 전망입니다.
전기차 시대가 가속화될수록 배터리의 안정성과 성능을 보장하는 방열 접착제의 중요성은 더욱 커질 것입니다. LG화학은 이미 180개 이상의 방열 접착제 관련 특허를 보유하고 있으며, 고객의 비용 절감과 경량화 요구를 반영한 혁신적인 제품을 지속적으로 개발하고 있습니다.
오랜 기술력과 노하우를 바탕으로 LG화학은 차세대 배터리 소재 시장에서 글로벌 리더로 자리매김할 것입니다.
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