"이젠 전고체 배터리다"...'꿈의 배터리' 양산 경쟁 치열

[데일리동방] 이른바 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 개발 경쟁이 치열해지는 양상이다.

현재 전기자동차와 전기 자전거 등에 활용하고 있는 리튬 이온 배터리는 액체 상태의 전해질을 사용한다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리를 말한다. 화재에 민감한 액체 전해질 대신 고체 전해질을 적용하면 화재 위험이 현저히 줄어든다. 

배터리 무게와 부피도 줄어 기존 리튬 이온 배터리의 한계를 넘을 수 있어 '미래형 배터리'로 각광받고 있다. 전기차 수요가 급증하는 만큼 배터리 용량과 주행거리 향상 등 배터리 스펙을 높이려는 상황에서 안전까지 담보할 수 있다는 점에서 전고체 배터리에 대한 관심이 높아지고 있다.

국내 배터리 3사도 전고체 배터리 관련 기술을 확보하기 위해 노력하고 있다. 삼성SDI는 최근 경기도 수원시 영통구에 위치한 SDI연구소 내에 전고체 전지 파일럿 라인(S라인)을 착공했다고 밝혔다. S라인에는 삼성SDI가 내세우는 전고체 전지 제조를 위한 전용 설비들로 채워질 예정이다. 삼성SDI는 S라인을 통해 기존 업계 최고 수준의 전고체 전지 연구 성과와 더불어 생산 기술까지 단번에 확보해 나갈 방침이다.

LG에너지솔루션은 최소 2026년부터 전고체 배터리를 상용화하겠다는 목표를 밝혔다. 2026년 고분자계 전고체 배터리를 시작으로 2027년 리튬황 배터리 등을 순차적으로 시장에 내놓겠다는 구상이다.

리튬 이온 배터리 시장에서 독보적인 경쟁력을 보유하고 있는 SK이노베이션은 자체 연구는 물론 외부 전문가와의 협력 보폭을 넓히고 있다. 2020년부터 노벨상 수상자로 잘 알려진 존 굿이너프 미국 텍사스대 교수와 협업을 이어오고 있고 지난 1월에는 전고체 배터리 분야 석학인 미국 조지아 공대 이승우 교수진과 함께 차세대 전고체 배터리 연구 개발에 돌입하기로 했다고 밝혔다. 

지난해 10월 미국 솔리드파워와 기존 리튬 이온 배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 배터리를 함께 개발하기 시작했다. 솔리드파워는 전고체 배터리 개발을 선도하는 기업이다. SK이노베이션 외에도 포드, BMW 등의 투자를 유치하는 등 전 세계적에서 인정 받고 있다. 

일본에서도 전고체 배터리에 투자하는 기업이 늘고 있다. 르노·닛산·미쓰비시 등 3사 연합체는 2030년까지 배터리 생산량을 현재 생산량 대비 20배 정도로 늘리는 한편 전고체 배터리 개발에도 적극 나서겠다고 밝혔다. 혼다와 도요타 등도 투자에 나서는 등 글로벌 경쟁이 치열해지는 모양새다.

전문가들은 최소 2030년이 돼야 전고체 배터리가 상용화될 수 있을 것으로 보고 있다.기술 개발 속도가 빨라지고 있지만 기존 리튬 이온 배터리에서 하이니켈 배터리, 전고체 배터리로 전환되는 과정에 시간이 걸릴 수밖에 없어서다. 

김필수 대림대 미래자동차공학부 교수는 "한국 기업이 리튬 이온 배터리 시장을 주도하는 상황에서 (전고체 배터리 개발은) 결국 한중일 싸움이 될 것"이라며 "경쟁 우위를 차지하기 위해선 기술적인 면에서 다른 기업들과 얼마나 차별화할 수 있는지, 공장 건설 등 글로벌 시장을 얼마나 공략할 수 있을지 등이 관건이 될 것"이라고 내다봤다.