LG엔솔, 차세대 배터리 기술 개발 박차…“리튬-황 배터리 상용화 걸림돌 해소 가능성 제시”

전고체 배터리 분야 세계적인 석학인 미국 시카고대학교 셜리 멍(Shirley Meng) 교수. LG에너지솔루션 제공

국내 배터리 업계가 차세대 배터리 기술 개발과 핵심 소재의 공급망 다변화 작업에 박차를 가하고 있다. 갈수록 격화하고 있는 글로벌 기술 경쟁과 자국 배터리 산업 보호 명목의 규제 장벽 강화 움직임에 따른 대응 차원이다.

LG에너지솔루션은 미국 시카고대 셜리 멍 교수 연구팀과 공동 수행한 연구 결과가 지난달 27일 에너지 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다고 5일 밝혔다.

연구진이 황(Sulfur)을 양극 소재로 활용한 고용량 배터리를 전고체 기술로 구현하며 에너지 저장 성능을 획기적으로 끌어올림으로써 차세대 배터리 상용화 가능성을 제시했다고 회사 측은 설명했다.

황은 가격이 저렴하고 자원이 풍부한 데다 이론적으로 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있어 차세대 양극 소재로 주목받아왔다.

다만 기존 리튬이온전지처럼 액체 전해질을 사용하는 구조에서는 충·방전 과정에서 생성된 황 화합물이 전해질로 빠져나가는 ‘폴리설파이드 용출’ 현상이 발생해 수명과 안정성 확보에 어려운 한계가 있었다.

연구진은 이를 해결하기 위해 액체 전해질 대신 고체 전해질을 적용한 전고체 배터리 구조를 도입했다. 이를 통해 폴리설파이드 용출이 발생하는 환경을 차단하고 안정적인 수명 성능을 확보했다는 설명이다.

LG에너지솔루션 관계자는 “이번 성과는 황 양극을 적용해 기존 리튬이온전지 대비 한 단계 높은 에너지 용량을 구현했다는 점에서 의미가 크다”며 “산업계와 학계의 협력을 바탕으로 안전성, 에너지 밀도, 비용 경쟁력을 동시에 확보해 차세대 배터리 기술을 지속적으로 확대해 나가겠다”고 말했다.

포스코퓨처엠은 배터리 급속충전 성능과 수명 증가의 핵심 소재인 인조흑연 음극재공장을 해외에 신설하며 글로벌 수주 확대에 나선다.

포스코퓨처엠은 이날 이사회를 열고 약 3570억원을 투자해 베트남 북부 산업도시 타이응웬에 인조흑연 음극재공장을 신설하기로 의결했다. 올해 하반기 착공해 2028년부터 양산에 나설 계획이다.

인조흑연 음극재는 수요가 꾸준히 증가하고 있지만 특정 국가에 대한 의존도가 높은 편이다.

현재 경북 포항시에 연산 8000t 규모의 인조흑연 음극재 공장을 운영 중인 포스코퓨처엠은 국내 조업 경험으로 확보한 제조 기술을 바탕으로 베트남에서 가격 경쟁력을 높인 제품을 양산, 글로벌 고객사에 공급할 방침이다.

포스코퓨처엠 포항 인조흑연 음극재 공장의 내부 모습. 포스코퓨처엠 제공

권재현 선임기자 jaynews@kyunghyang.com