[배터리에 꽂힌 총수들] 이재용의 ‘뉴 삼성’…SDI·종합기술원이 이끈다

한번 충전 800㎞ 주행 ‘전고체 배터리’ 원천기술 확보
전기차 600㎞ 달리는 ‘5세대’ 배터리 내년부터 양산
해외공장 증설 추진…5년간 배터리 생산량 4배 확대

삼성전자가 차세대 배터리로 불리는 전고체 전지 원천 기술을 확보해 향후 양산에 나설 전망이다. 삼성SDI는 시중에 유통되는 전기차 주행거리를 2배 이상 늘린 5세대 배터리를 2021년 완성차 업체에 공급할 계획이다. 황성우 종합기술원장과 전영현 삼성SDI 사장이 관련 사업을 진두지휘하고 있다.

‘뉴 삼성’ 구축에 나선 이재용 삼성전자 부회장이 인공지능(AI), 5G(5세대 이동통신) 등과 함께 미래 먹거리로 배터리 사업에 투자를 확대하고 있다.

차세대 배터리로 불리는 ‘전고체 전지’의 원천 기술을 확보한 삼성종합기술원은 올초 연구 결과를 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재해 주목받았다. 종합기술원은 삼성의 미래 선행기술 연구개발의 핵심 조직이다.

이재용 부회장이 지난 13일 정의선 현대자동차 수석부회장과 삼성SDI 천안사업장에서 만난 대화의 주제 또한 전고체 배터리와 관련된 사업이었다.

현대차의 모빌리티 사업 전환을 추진 중인 정의선 부회장이 전고체 배터리에 상당한 관심을 보이며 삼성 사업장을 찾겠다는 뜻을 전달했던 게 재계 1,2위 총수 간 회동으로 이어졌다. 이같은 기대감에 이 부회장이 차세대 배터리 기술 선점을 위해 추가적인 인수합병(M&A)에 나설 가능성도 제기된다.

전고체 전지는 리튬이온 배터리의 내부 액체 전해질을 고체로 바꿔 폭발 위험을 없앴다. 수명과 안전성 등 성능을 높이면서 크기는 기존 배터리의 절반 수준으로 작아지고 얇게 만들어 구부릴 수 있다. 전고체 전지를 사용하면 1회 충전으로 전기차가 800㎞를 달릴 수 있으며 1000회 이상 배터리 재충전이 가능하다.

이와 관련해 삼성전자는 “전고체 전지에는 배터리 음극 소재로 ‘리튬금속’이 사용되고 있으나, 리튬금속은 전고체 전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트’ 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다”면서 “이를 해결하기 위해 전고체 전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다”고 설명했다.

전고체 전지는 리튬이온 배터리를 대체하는 혁신 기술로 삼성전자뿐 아니라 일본 도요타자동차와 파나소닉 등이 양산 준비에 박차를 가하고 있다. 대략 양산 시점은 2025년 이후로 점쳐지고 있다. 삼성전자도 향후 양산 준비를 마치면 전고체 배터리 생산은 삼성SDI가 맡게 된다.

산업계 한 관계자는 “전고체 배터리 양산 준비에 앞서있는 일본과의 경쟁에서 주도권 싸움에 밀리지 않도록 준비해야 하는 게 도전과제”라고 말했다.

종합기술원과 함께 배터리 사업을 이끄는 삼성SDI은 미국 테슬라, 중국 비야디(BYD) 등 전기차 혁신 기술을 보유한 완성차 업체들과도 주행거리 확보 경쟁을 펼치고 있다. 삼성SDI는 전기차 대중화 시대를 맞아 주행거리와 충전속도 개선에 초점을 맞춰 연구개발을 진행 중이다.

현재 삼성SDI는 600㎞ 이상 주행이 가능한 5세대 전기차 배터리셀을 개발을 완료해 2021년 양산을 목표로 하고 있다. 이에 따라 그동안 삼성SDI가 공급하는 배터리를 탑재한 BMW 등 유럽 자동차 회사들은 앞으로 출시될 신형 모델에 한 번 충전으로 600㎞를 거뜬히 달릴 수 있는 삼성 배터리를 탑재할 가능성이 높다.

삼성SDI는 향후 경쟁력 있는 가격에 상품성 있는 배터리를 선보인다는 구상이다. 내년에는 25분 급속충전으로 배터리 80% 이상 충전이 가능한 제품도 완성차 고객사에 공급한다는 목표다.

삼성SDI는 배터리 생산능력도 확대한다. 관련 업계에 따르면 지난해 배터리 20GWh 생산한 삼성SDI는 올해 생산량을 30GWh 늘리고, 향후 5년간 4배 이상 배터리 생산량을 확대할 계획이다. 삼성SDI는 국내 울산공장과 중국(시안), 유럽(헝가리), 미국(미시건)에 배터리 생산공장을 뒀다.

삼성SDI는 배터리 빅3 진입을 노리고 있다. 1분기 시장 점유율은 4위에 올라 상위 1~3위 업체들과 생산 격차는 크지만 전기차 충전 주행거리를 2배 늘린 5세대 배터리 양산에 맞춰 해외 공장의 증설을 추진한다는 계획이다. 세부적인 증설 계획은 공개하지 않았지만 시장에선 각 공장별 3배가량 생산량을 확대할 것으로 알려졌다.

고정우 NH투자증권 연구원은 “2025년 현대차의 친환경차 글로벌 연간 판매량이 56만대로 예상된다”며 “향후 삼성SDI와 현대차 간 전략적 제휴가 성사될 경우 삼성이 2025년에 현대차로 공급 가능한 물량은 20GWh 수준일 것으로 추정된다”고 내다봤다.

김정훈 기자 lennon@

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