K배터리 '가성비' 나트륨전지 개발 박차

매장량 풍부해 리튬대안 부상
효율낮지만 저렴해 ESS 적합
올 글로벌 시장규모만 4조원
엔솔·SDI·SK온 개발 속도전
상용화까진 시간필요 지적도

원자재 공급망 리스크가 큰 리튬이온배터리의 대안으로 주목받는 나트륨이온배터리 상용화에 속도가 붙고 있다. 세계 최대 배터리 업체 CATL이 대규모 공급 계약을 따내며 시장 전환점을 만든 가운데 국내 배터리 3사도 포트폴리오 다변화를 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

5일 배터리업계에 따르면 나트륨이온배터리는 최근 대형 수주와 투자 확대를 계기로 연구개발 단계를 넘어 본격적인 상업화 국면에 진입하고 있다. 중국 배터리 업체 CATL은 지난달 말 베이징 하이퍼스트롱에 3년간 60GWh 규모 에너지저장장치(ESS)용 나트륨이온배터리를 공급하는 계약을 체결했다. CATL은 약 50억달러 규모 유상증자 계획을 발표하며 나트륨 배터리 투자 확대도 예고했다.

에너지 밀도가 낮아 주행거리가 중요한 전기차보다는 ESS, 데이터센터용 무정전전원장치(UPS) 등에 주로 활용된다. CATL은 향후 기술 고도화를 통해 전기차용 나트륨이온배터리 개발도 추진할 계획이다.

조사 업체 퓨처마켓인사이트에 따르면 나트륨이온배터리 시장은 올해 29억달러(약 4조2820억원) 규모다. 2031년엔 62억달러 규모로 배 이상 확대될 전망이다.

국내 배터리 3사도 대응에 나서고 있다. LG에너지솔루션은 ESS를 중심으로 납축전지 대체 시장과 차량용 12·24V 전지로까지 적용 범위를 넓히고 있다. LG에너지솔루션 관계자는 "나트륨배터리는 가격, 수명, 안전성이 중요한 ESS 분야에서 활용 가능성이 높다"며 "자동차 보조용 납축전지 대체와 일부 전기차용 시장에서도 적용을 검토하고 있다"고 말했다.

특히 개발 인력을 확대해 샘플 생산과 고객 기술 검증을 진행 중인 만큼 기존 리튬이온배터리와 유사한 공정으로 생산이 가능할 것으로 보인다.

삼성SDI는 신중하게 접근하면서도 고성능 시장을 겨냥하고 있다. 내부적으로 양산 계획을 검토 중이며 AI 데이터센터 UPS 시장을 핵심 타깃으로 설정했다. 삼성SDI 관계자는 "나트륨배터리 양산 계획을 내부 검토 중이며 이르면 내년 중 발표가 가능할 것"이라며 "리튬인산철(LFP) 대비 충전 속도와 출력 성능에서 우위가 있다"고 말했다. 특히 안정성이 중요한 데이터센터 UPS 시장에서 기존 배터리가 대응하지 못하는 영역을 보완할 수 있을 것으로 보고 있다.

SK온은 ESS 중심 포트폴리오 확대 전략을 추진하고 있다. LFP와 바나듐이온배터리(VIB)에 이어 나트륨이온배터리를 추가해 사업 구조를 다변화한다는 계획이다. SK온 관계자는 "ESS용 나트륨이온배터리 개발을 추진 중이며 2027년 시제품 개발 완료를 목표로 한다"며 "이차전지 기술 협력을 통해 관련 사업 기반도 함께 확대하고 있다"고 말했다.

다만 아직 초기 단계인 만큼 기술 고도화에는 시간이 필요하다는 지적도 나온다.

나트륨이온배터리

나트륨 이온이 양극과 음극 사이를 오가며 전기를 저장하고 방출한다. 리튬이온배터리와 유사하지만 리튬 대신 나트륨을 사용한다. 나트륨은 원재료가 풍부해 가격 안정성이 높고 공급망 부담이 작다.

[추동훈 기자]