앞서나가는 LG엔솔…"배터리 1회 충전에 900㎞"

주행거리 향상 리튬메탈 배터리
KAIST 손잡고 원천기술 확보
삼성SDI는 전고체 전담조직 신설

LG에너지솔루션이 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈전지 성능을 획기적으로 높이는 기술 개발에 성공했다. 삼성SDI는 최근 전고체 배터리 사업을 본격 추진하고 나섰다. 국내 간판 배터리 업체들이 1회 충전 주행거리와 배터리 수명, 안전성 등을 획기적으로 개선하기 위한 차세대 기술 개발을 주도하고 있다는 평가가 나온다.

LG에너지솔루션과 KAIST 공동 연구팀은 7일 리튬메탈 배터리 원천기술 개발에 성공했다고 발표했다. 관련 성과를 담은 논문은 과학 학술지 ‘네이처 에너지’에도 게재됐다. 김희탁 KAIST 생명화학공학과 교수는 “이번 연구는 지금까지 실현 불가능하다고 여겨진 액체 전해액을 기반으로 한 리튬메탈 배터리의 구현 가능성을 가시화한 연구”라고 설명했다.

공동 연구팀이 개발한 리튬메탈 배터리는 고밀도로 제작돼 1회 충전으로 900㎞ 주행이 가능하다. 현재 고성능 전기차에 장착되는 리튬이온 배터리의 평균 주행거리인 600㎞보다 50%가량 늘어난 것이다. 리튬메탈 배터리는 400회 이상 재충전이 가능할 만큼 수명 안정성도 높다. 충·방전 효율도 대폭 개선됐다는 설명이다.

리튬메탈 배터리는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체하면서 리튬이온 배터리보다 음극재의 무게와 부피를 줄인 제품이다. 공동 연구팀은 2021년 공동연구센터를 설립하고 2년여간 관련 연구를 해왔다. 리튬메탈 배터리에서 가장 큰 기술적 난제로 꼽히던 전해액과 리튬메탈 음극 간 부식 반응을 해결한 게 대표적인 연구 성과로 꼽힌다. 수㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 두께의 고체 전해질 층을 치밀한 구조로 재구성한 ‘붕산염 피란 기반 액체 전해액’을 세계 최초로 도입하면서다.

삼성SDI는 최근 정기 조직 개편을 통해 전고체 배터리 사업을 본격적으로 추진하기 위한 ‘ASB(전고체 배터리) 사업화 추진팀’을 신설했다. ASB 사업화 추진팀은 대형전지사업부 내 직속 조직으로, 고주영 삼성SDI 중대형전지사업부 마케팅팀장(부사장)이 총괄한다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 차세대 배터리다. 에너지 밀도를 끌어올리면서도 화재나 폭발 위험성을 줄일 수 있는 게 장점이다. 삼성SDI는 2027년 전고체 배터리 상용화를 목표로 제시했다.

배성수 기자 baebae@hankyung.com

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