전고체 배터리 부품·장비 뛰어든 中企… 상용화 앞당긴다

전기차 잇단 화재에 대안으로
아이엘사이언스, 대학내 연구센터
전고체 기술 특허 이전·합동 연구
필에너지, 전고체 장비 상용화 추진
파인디앤씨, 관련 부품 공급 나서

아이엘사이언스 연구진이 전고체 배터리를 들어 보이고 있다. 아이엘사이언스 제공

중견·중소기업들이 전고체 배터리 사업에 뛰어들고 있다. 국내를 비롯한 전 세계 각지에서 2차 전지 배터리를 탑재한 전기차가 폭발하는 사례가 이어지는 것과 관련, 폭발 가능성이 낮은 전고체 배터리에 대한 관심이 높아지기 때문으로 풀이된다.

16일 관련 업계에 따르면 아이엘사이언스와 필에너지, 파인디앤씨 등이 전고체 배터리 상용화를 위해 역량을 집중하고 있다.

우선 아이엘사이언스는 자동차 램프를 잇는 신수종사업으로 전고체 배터리를 선정한 뒤 상용화를 위한 연구·개발(R&D)을 진행 중이다. 이를 위해 가천대로부터 △전고체 박막 전지 제조방법 △음극 제조방법 및 이를 이용해 제조된 음극 △양극 기판, 고용량 전 고상 전지 및 제조 방법 등 전고체 배터리 관련 총 8개 특허를 이전 받았다.

아이엘사이언스는 전고체 배터리 상용화를 앞당기기 위해 아예 배터리R&D센터를 가천대 안에 구축했다. 이곳에서 고재환 아이엘사이언스 배터리R&D센터장과 함께 배터리 분야 석학인 가천대 윤영수 교수 등이 전고체 배터리 상용화를 준비 중이다.

아이엘사이언스 관계자는 "최근 사옥을 매각하기로 했으며 대금 122억원 중 상당수는 전고체 배터리 연구·개발과 함께 관련 공장 증설에 투입할 예정"이라며 "국내에서는 가천대와, 해외에서는 3차원(3D) 전류 집전체 기술을 보유한 이스라엘 애디오닉스와 협력 중"이라고 말했다.

필에너지는 전고체 배터리 장비 상용화를 추진 중이다. 이를 위해 현재 2차전지 업체와 공동으로 전고체 배터리에 특화된 스태킹 장비 연구·개발을 진행 중이다. 필에너지는 이미 2차전지 스태킹 장비를 국내외 유수 2차전지 업체들과 거래한다. 스태킹 장비는 양극재와 음극재, 분리막을 순서대로 쌓아올리는 기능을 한다.

필에너지는 스태킹 장비와 함께 레이저 노칭, 원통형 배터리 와인더(권취기) 등을 2차전지 장비 라인업으로 확보했다. 특히 46파이(지름 46㎜ 배터리) 원통형 배터리 와인더를 최근 해외 시장에 첫 수출하며 업계 주목을 받고 있다. 필에너지는 지난해 2차전지 장비로만 1967억원 매출액을 올렸다.

필에너지 관계자는 "전고체 배터리를 포함한 2차전지 장비 라인업을 확대하면서 국내외 거래처 역시 다변화 할 가능성이 높다"며 "이를 통해 기업 가치를 높일 수 있도록 노력할 것"이라고 말했다.

파인디앤씨는 전고체 배터리 부품 사업에 나선 사례다. 파인디앤씨는 현재 국내 유수 2차전지 업체에 전고체 배터리 부품 공급을 추진 중인 것으로 알려졌다. 이 회사는 그동안 TV 등 가전에 쓰이는 금형 사업에 주력해왔다. 이어 2차전지 분야로 금형 기술을 확대 적용하고 있다. 실제로 2차전지 '전기차(EV) 모듈 하우징' 부품을 최근 상용화하기도 했다.

이렇듯 기업들이 전고체 배터리 사업에 뛰어드는 이유는 기존 2차전지 배터리 위험성 때문이다. 2차전지는 △양극재 △음극재 △분리막 △전해질로 구성된다. 양극재에 있는 리튬이온이 분리막을 거쳐 음극재로 이동할 때 에너지가 충전되는 원리다. 반대로 음극재에서 양극재로 리튬이온이 이동하면 방전되는 구조다.

특히 양극재와 음극재가 맞닿으면 폭발하는 특성이 있다. 이를 방지하기 위해 양극재와 음극재 사이에 분리막이 있지만 안전성 논란은 끊이지 않는다. 전고체는 분리막과 함께 전해질을 고체로 만들어 이론상 양극재와 음극재가 맞닿는 것을 원천적으로 막을 수 있다.

업계 관계자는 "현재까지 전고체 배터리를 상용화한 사례는 전 세계적으로 드물기 때문에 중견·중소기업 입장에서도 선도적으로 관련 시장에 진입할 경우 업계를 주도할 수 있다"며 "이런 이유로 중견·중소기업 사이에서 전고체 배터리와 함께 관련 소부장 시장에 뛰어드는 사례가 이어진다"고 말했다.

한편 시장조사기관 마켓앤드마켓은 전 세계 전고체 배터리 시장이 2025년 2억7800만달러(3788억5840만원)에서 2030년 17억달러(2조3167억원)까지 커질 것으로 내다봤다.

butter@fnnews.com 강경래 기자