DSM, 슈퍼커패시터 ‘고전압 발열’ 기술 난제 해결…시제품 양산 착수

전극 간 직접 대면접속 구조로 저항 최소화…발열 및 출력 저하 문제 근본적 해결
제조 공정 13단계 → 7단계로 단축, 원가 경쟁력 극대화
AI데이터센터, 고출력 ESS 및 전기차 보조전원 등 차세대 에너지 시장 공략

DSM(구 대성파인텍)의 에너지 사업부가 슈퍼커패시터의 고전압 발열 기술 난제를 해결하고 하반기 시제품 초도 양산에 들어간다. 고전압·대용량 구간에서 발생하는 발열 및 출력 저하 문제를 구조적으로 해결해 차세대 슈퍼커패시터 생산을 본격화하는 것이다.

16일 DSM 관계자는 “고전압 환경에서의 발열과 성능 저하는 슈퍼커패시터 상용화 과정에서 중요한 과제였다”며 “구조 설계 개선을 통해 안정성과 효율을 동시에 확보하는 데 초점을 맞추고 있다”고 밝혔다.

기존의 슈퍼커패시터는 단일 셀 전압이 2.5~3V 수준으로 낮아, 실제 산업 현장에서 필요한 전압을 확보하기 위해 다수의 셀을 직렬 및 병렬로 연결하는 과정을 거친다. 그러나 이 과정에서 접속 저항이 급증해 발열과 출력 저하, 자가방전 확대 등의 구조적 한계가 발생했으며, 이는 인공지능(AI) 데이터센터, 에너지저장장치(ESS) 및 전기차 등 고출력 응용 분야 확대의 최대 제약 요인으로 지적됐다.

이번에 확보한 기술은 전극 간 직접 대면접속 기반의 구조 설계를 적용한 것이 핵심이다. 셀 간 배선 및 탭 연결을 최소화하고 전류 이동 경로를 단순화함으로써, 고전압 구성 시 발생하는 접속 저항을 구조적으로 억제했다. 이를 통해 발열 발생 원인을 근본적으로 차단할 수 있게 됐다.

특히 전극을 양면 병렬 구조로 구성하고 이를 모듈러 단위로 확장 가능한 형태로 구현해 고전압·대용량 환경에서도 전류 분산 효율을 극대화했다. 회사 측은 이 기술을 통해 국부 발열을 억제하고 출력 저하 없이 고출력 특성을 안정적으로 유지할 수 있음을 확인했다.

생산성 및 원가 절감 측면에서도 진전을 이뤘다. 접속 구조가 단순화됨에 따라 기존 약 13단계였던 제조 공정을 7단계 수준으로 대폭 줄였다. 이는 생산 수율 안정화와 더불어 가격 경쟁력 확보로 이어질 전망이다.

최근 전 세계적인 AI 데이터센터 수요 폭증 및 신재생에너지 확대에 따라 전압 변화에 즉각 대응할 수 있는 고출력 에너지 저장 기술 수요가 급증하고 있다.

DSM 관계자는 “이번 기술이 AI 데이터센터, ESS뿐만 아니라 전기차 및 로봇 보조 전원, 산업용 고전압 전력 시스템 등 고출력을 요구하는 다양한 산업군에 폭넓게 적용될 것으로 기대하고 있다”고 말했다.