'전고체 반전' 노리는 日..LG·삼성·SK 맞불 속도전

배터리 용량을 늘리면서도 안전성을 획기적으로 높일 수 있어 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리를 두고 양산 시점을 앞당기려는 LG·삼성·SK 등 국내 배터리업계의 노력이 분주하다. 일본을 제치고 차세대 배터리 시장에서도 우위를 점하겠다는 목표다.

17일 관련업계에 따르면 전고체배터리 분야에서 가장 앞선 기술력을 보유한 곳은 일본으로 평가된다. 일본은 현행 리튬이온 배터리 중심의 전기차 시장에서 한국과 중국에 점유율 역전을 허용한 뒤 중대형 전고체배터리 개발에 더 속도를 내고 있다. 전고체가 전기차 배터리의 표준모델로 거듭나는 시점에 맞춰 다시 시장을 석권하겠다는 구상이다.

전고체가 주목받기 시작한 것은 전기차 시장이 본격적으로 개화한 2019년 전후다. 일본은 이보다 10년 전부터 전고체 연구에 매달렸다.당시 일본 배터리업계에서는 전고체 상용화까지 최소 10년 이상이 걸리고 뒤늦게 연구에 뛰어든 한국이 일본과의 기술격차를 좁히는 데는 또 수년이 소요될 것이라고 판단했던 것으로 전해진다.

국내 3사는 일본이 예상한 2030년보다 전고체 배터리 양산 시점을 앞당기겠다는 계획이다. 국내 배터리 기업 중 전고체 관련 특허를 가장 많이 보유한 삼성SDI의 경우 2027년 황화물계 전고체배터리를 양산하겠다는 로드맵을 공개했다.

전고체배터리는 양극과 음극 사이 고체상태인 전해질 성분에 따라 고분자계·산화물계·황화물계 등으로 구분된다. 산화물계는 저항이 높아 충전 속도가 빨라야 하는 전기차용으로는 적합하지 않고 소형전지에 주로 적용된다. 고분자계는 이온전도가 낮은 대신 생산이 비교적 용이하다. 황화물계는 이온전도와 안전성이 높지만 개발·생산이 어렵다.

고체 전해질 /사진=SK온

LG에너지솔루션은 2026년 고분자계 전고체배터리를, 2030년 황화물계 전고체배터리를 각각 상용화할 계획이다. LG에너지솔루션은 지난해 미국 샌디에이고 대학과 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발하는 등 다양한 시도를 이어오고 있다.

SK온은 LG·삼성에 비해 후발주자로 평가되지만 막대한 투자를 바탕으로 글로벌 전기차 배터리 시장점유율 5위에 진입한 저력을 바탕으로 2030년 황화물계 전고체배터리 양산 목표를 앞당기겠다는 방침이다. 지난해 10월부터 미국 솔리드파워와 기존 리튬이온 배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 배터리도 공동 개발하기 시작했다.

업계에서는 국내 3사가 전고체 양산 시점을 앞당기더라도 토요타 등 일본 기업보다는 2~3년 늦겠지만 양산이 늦어졌다고 곧바로 시장에서 뒤처지는 것은 아니라는 분석이 나온다. 기존 리튬이온 시장이 전고체로 대체되기까지 최소 5년 이상의 시차가 있을 것으로 예상되고 하이브리드(HEV)·플러그인하이브리드(PHEV)부터 순수전기차(EV)에 이르기까지 파트너십 측면에서는 한국 배터리업계가 일본을 앞서는 만큼 따라잡을 시간이 충분하다는 설명이다.

배터리업계 관계자는 "국내 3사가 양산 시기를 앞당길수록 일본의 선점 효과는 반감되고 한국이 시장을 주도하는 기회가 될 것"이라고 말했다.

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김도현 기자 ok_kd@mt.co.kr

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