'日 독주' 전고체 배터리 레이스에 LG·SK·삼성도 합류

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입력 2022.01.30 06:00
미래 전기차 시장의 ‘게임체인저’로 평가받는 전고체 배터리 레이스는 일본이 독주하는 무대였다. 일본 완성차 업체 도요타는 세계에서 가장 많은 전고체 배터리 관련 특허를 보유했다. 도요타는 2021년 공식 유튜브 채널에 전고체 배터리를 탑재한 전기차 시제품을 공개하기도 했다.

하지만 강력한 후발주자들이 도전을 이어가며 경쟁이 점입가경 양상으로 변화할 전망이다. LG에너지솔루션과 SK이노베이션, 삼성SDI 등 K배터리 3사는 미래 시장 개막에 앞서 세계적인 연구진 및 기업과 손잡고 적극적인 투자에 나섰다. 지각변동 평가가 나오는 이유다.

전고체 배터리에 쓰이는 고체 전해질 / SK이노베이션
전고체 배터리는 액체의 전해액이 아닌 고체의 전해질을 사용해 발화 가능성이 ‘제로(0)’에 가깝다. 현재 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리의 치명적인 단점인 폭발 위험은 줄이고, 주행 거리는 늘릴 수 있는 장점이 있다.

삼성SDI는 국내 기업 중 가장 많은 전고체 배터리 관련 특허를 보유했다. 2023년 휴대폰 등 소형 앱에 적용할 수 있는 시제품을, 2025년 전기차 등 대형 앱에 탑재 가능한 시제품을 각각 선보인 후 2027년 전고체 배터리 대량 양산하겠다는 계획이다. 삼성SDI는 이를 위해 매출액의 7% 이상을 R&D에 투자 중이다. 경쟁사 매출액 대비 R&D 투자 비율 평균의 두 배에 달하는 규모다.

삼성전자 종합기술원은 2020년 3월 1회 충전으로 주행거리 800㎞, 1000회 이상 충·방전이 가능한 전고체 배터리 연구 결과를 공개하기도 했다.

삼성SDI 헝가리 법인 / 삼성SDI
LG에너지솔루션은 전고체 배터리를 포함한 차세대 배터리 개발에 6000억원 이상을 투자할 계획이다. 2026년에 고분자계 전고체배터리, 2030년에 황화물계 전고체배터리를 각각 상용화 하겠다는 목표다.

LG에너지솔루션은 지난해 9월 미국 샌디에이고대와 공동으로 상온에서 전고체 배터리를 충전할 수 있는 기술을 개발했다. 기존에는 60도 이상에서만 충전할 수 있었다.

SK이노베이션은 전고체 배터리의 핵심 요소인 고체 전해질 개발에 집중하고 있다. SK이노베이션은 이승우 미국 조지아공대 교수와 협력해 차세대 전고체 배터리를 개발한다고 16일 밝혔다. 이 교수는 한국과학기술원(KAIST)과 함께 고무 형태의 고체 전해질을 개발해 세계적 학술지 ‘네이처’에 이름을 올린 학자다.

SK이노베이션은 2021년 10월에는 미국 솔리드파워와 기존 리튬이온 배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 배터리를 공동 개발 중이다.

글로벌 배터리 업계가 모두 전고체 배터리 상용화를 위해 애쓰지만, 실제 업계에서는 전고체 배터리가 현재 리튬이온 배터리처럼 일반적으로 쓰이려면 10년 이상 걸릴 것으로 본다.

전고체 배터리 상용화를 막는 가장 큰 약점은 성능 대비 떨어지는 ‘가격 경쟁력’이다. 전고체 배터리의 고체전해질로 쓰이는 원료가 비싼 반면 기존 리튬이온배터리 가격은 점점 낮아져서다.

배터리 업계 관계자는 "전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 치명적 단점인 폭발 위험은 줄이고, 주행 거리는 늘릴 수 있는 장점이 있지만, 킬로와트시(㎾h)당 가격이 100달러 미만으로 향하는 리튬이온 배터리의 가격 경쟁력을 따라잡아야 하는 과제가 있다"고 설명했다.

이광영 기자 gwang0e@chosunbiz.com


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