전고체 배터리 개발 속도… 韓·中, 선점 경쟁 본격화

삼성SDI 연구소 전경. 삼성SDI 제공.

한국과 중국 배터리기업들이 새해 연초부터 차세대 배터리 개발에 속도를 내고 있다. 화재가 잘 안나서 '꿈의 배터리'로 일컫는 전고체 배터리부터 나트륨 배터리까지 미래 기술을 선점하려는 업체들의 움직임이 빨라지고 있다.

17일 배터리 업계에 따르면 국내에서는 삼성SDI가 올해 상반기 경기도 수원 연구소 내에 구축 중인 전고체 배터리 파일럿 생산라인인 'S라인'을 완공할 예정이다. 지난 3월 짓기 시작했는데 통상 구축에 1년 정도 걸리는 만큼 고체 배터리 전용 극판과 고체 전해질 공정 설비, 셀조립 설비 등 전용 설비들이 채워지고 있는 상황이다.

파일럿 라인 구축 후에는 리튬 메탈 소재를 적용한 전고체 배터리 개발을 기본으로 다양한 제품의 연구개발을 본격화할 예정이다. 2027년 양산을 목표로 다양한 공법들을 소형부터 중대형 배터리까지 검증한다는 것이다.

이와 관련, 최윤호 삼성SDI 사장은 올해 신년사에서 "전기차용배터리 신제품 적기 개발과 차세대 기술 선행 확보에 역량을 집중해야한다"고 실행을 강조한 바 있다.

중국에서는 둥펑자동차가 지난 8일까지 열린 광저우 국제모터쇼에서 2024년까지 1000km 주행이 가능한 전기차용 고체 배터리를 대량 생산한다는 목표를 내놨다. 이미 고체 배터리 셀, 시스템, 차량 탑재 응용 기술을 확보해 현재 고체 배터리를 탑재한 전기차를 시범 운영하는 단계로 알려졌다.

중국 배터리업체 파라시스는 올해부터 공격적으로 나트륨 배터리의 생산능력을 늘리고, 일부 제품을 생산할 에정이다. 제품의 샘플 일부는 이미 장기적으로 협력하고 이는 자동차기업에 보낸 상황으로 향후 나트륨 배터리를 소형 A0급 차량에 공급한다는 계획이다. 중국 CATL도 올해부터 나트륨 이온 배터리의 양산을 장담한 상황이다. 지난 2021년 7월 처음으로 1세대 나트륨 배터리를 시장에 선보이면서 2023년의 상업화를 강조한 바 있다.

이에 대해 배터리 업계는 차세대 배터리의 필요성을 강조하면서도 상용화까지는 뛰어넘어야 할 허들이 많다고 입을 모은다. 차세대 배터리 중 하나인 전고체 배터리의 경우, 액체 전해질 대신 고체를 사용한 배터리인데 이온 전도도가 낮아 충방전이 불안전하며, 배터리 수명이 길지 않은 단점이 있다.

한 배터리업계 관계자는 "전고체 배터리는 리튬이온 배터리 수준의 성능이 나오기까지 많은 연구개발이 필요한 게 사실"이라며 "나트륨 이온 배터리 역시 원재료 가격이 낮아 이론상으로 저렴하다는 장점이 부각되지만 아직 초기 단계여서 가격 자체도 높고, 리튬 이온 배터리를 뛰어넘는 에너지 밀도, 확실한 안전성으로 고객사를 설득해야 할 것"이라고 했다.

박철완 서정대 스마트자동차학과 교수는 "차세대 전지의 필요성은 절실함에 틀림없다"며 "특히 전고체 배터리가 화재 가능성이 낮다고 하지만 불이 분명 나는 데다 지금까지 발표된 전고체 배터리 중에서 실현 가능성이 있는 곳을 보지 못해 쉽지 않은 상황으로 보이는 것이 사실"이라면서도 "지속적인 연구개발 등의 노력으로 리튬이온 이차전지를 극복하는 차세대 전지의 개발이 나오길 바란다"고 말했다.

박한나기자 park27@dt.co.kr