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삼성·현대차 주목한 전고체 배터리, 시장판도 흔드는 '게임체인저' 되나

차세대 배터리로 낙점...고체 전해질로 안전하고 주행거리 늘어
현대차·LG에너지·SK이노·삼성SDI, 전고체 배터리 시범 생산 개발 중

한현주 기자

기사입력 : 2021-05-12 06:00

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전기차 배터리 수요량은 2030년 약 3537GWh 규모에 이를 것으로 전망된다. 자료=하이투자증권
'K-배터리' 시장에 혁신 바람이 불고 있다.


기존 배터리 제조업체 뿐만 아니라 현대자동차 등 완성차 업체가 현재 리튬이온 배터리 의존에서 벗어나 강력한 성능을 갖춘 전고체 배터리(All solid state battery) 개발에 속도를 내고 있기 때문이다.

전고체 배터리는 전기자동차 가격은 크게 낮추고 배터리 용량은 획기적으로 높일 수 있어 향후 배터리 업계의 '게임 체인저(Game changer: 판도를 바꾸는 것)로 등장할 것이라는 게 대다수 전문가들의 진단이다.

◇전고체 배터리, '차세대 배터리'로 낙점...고체 전해질로 안전하고 주행 거리 늘어

11일 업계에 따르면 '제2의 반도체'로 불리는 배터리 시장에서 전고체 배터리가 게임체인저로 발돋움한 배경에는 ▲주행 거리 증가 ▲배터리 가격 하락 ▲충전 시간 단축 ▲안정성 개선 때문이다.

전고체 배터리는 전기가 흐르는 배터리 양극과 음극 사이 전해질이 액체가 아닌 고체로 된 2차전지(충전해 반영구적으로 사용하는 전지)다.

일반적으로 전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 4종류로 이뤄진다.

전고체 배터리는 말 그대로 전지 주요 구성요소가 모두 고체로 이뤄졌다.

현재 가장 많이 사용하는 2차전지인 리튬이온 배터리는 액체 전해질로 에너지 효율이 좋지만 수명이 비교적 짧고 전해질이 가연성 액체이기 때문에 높은 온도에서 전지가 폭발이나 화재가 발생할 수 있다.
이에 비해 전고체 배터리는 전해질이 고체이기 때문에 분리막이 필요없다. 분리막이 불필요해 원가가 줄어들고 배터리 내 공간 30%를 추가 확보할 수 있다. 여기에 배터리셀을 넣으면 에너지 밀도가 더 늘어나는 셈이다.

이에 따라 전고체 배터리는 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 꼽힌다.

또한 전고체 배터리는 충전 시간이 리튬이온 배터리보다 짧고 완전충전하면 전기자동차 최대 주행거리를 800km로 늘릴 수 있다.

◇완성차업체·에너지업체 전고체 배터리 시범 생산 개발 단계

전고체 배터리의 우수성이 알려지면서 국내 완성차 업체들도 전고체 배터리 내재화 기술 개발에 열을 올리고 있다.

현대차는 최근 기존 리튬이온 배터리와 함께 전고체 배터리를 전기자동차 배터리로 사용할 경우 자동차 안전도에 영향이 없는 지를 점검한 후 두 배터리를 모두 전기차에 탑재하는 방안을 검토 중이다.

이를 통해 현대차는 2025년 전고체 배터리를 장착한 전기차를 시범 생산한 후 2030년에 본격 양산하는 청사진을 마련했다.

국내 배터리 업계도 전고체 배터리 개발에 속도를 내고 있다.

LG에너지솔루션은 2025년부터 전고체배터리와 함께 리튬황 배터리를 상용화할 계획이다.

리튬황 배터리는 양극재에 황탄소 복합체, 음극재에 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게 당 에너지 밀도를 리튬이온 배터리 대비 1.5배 이상 높인 배터리다.

리튬황 배터리는 2025년, 전고체 배터리는 2025~2027년까지 각각 상용화한다는 게 LG에너지솔루션의 목표다.


SK이노베이션은 이달 11일 유가증권시장에 상장한 분리막 제조 자회사 SK아이이테크놀로지(SKIET)를 통해 전고체 배터리 관련 소재를 개발해 신성장 동력을 확보할 방침이다.

SKIET는 또 전고체 배터리 외에 전고체 배터리와 유사한 리튬메탈 배터리도 연구 중이다.

리튬메탈배터리는 배터리 4대 소재 중 하나인 음극재에 흑연 대신 금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높였다.

이밖에 삼성SDI는 자체 개발 프로젝트와 더불어 삼성전자 종합기술원, 일본연구소 등과 손잡고 전고체 배터리 기술을 공동 개발하고 있다.

삼성SDI는 전고체 배터리 상용화 시점을 2027년으로 잡았다.

정원석 하이투자증권 연구원은 “전고체 배터리가 가 실제 전기차에 적용되는 시기는 빨라야 2027~2030년”이라며 “이는 2030년 전기차 배터리 수요량은 약 3537GWh로 2020년 전기차 배터리 수요(약 148Gwh)보다 약 24배 늘어나는 폭발적인 수준이 되기 때문"이라고 설명했다.


한현주 글로벌이코노믹 기자 kamsa0912@g-enews.com

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