[베터리에 꽂힌 총수들]이재용-정의선, 차세대 리더 만남 주선한 ‘전고체 배터리’

폭발 위험성 액체 ‘전해질’을 고체로

30% 가볍고 안전·성능 개선 가능해

일본 1위지만 공정은 반도체와 비슷

삼성 전고체 수명·안전 증가에 성공

이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대자동차 수석부회장이 머리를 맞대면서 차세대 배터리 사업에 협력 가능성이 높아졌다.

정의선 수석부회장은 지난 13일 삼성SDI 천안 사업장을 찾았는데 이 자리엔 알버트 비어만 현대·기아차 연구개발본부 사장과 서보신 상품담당 상장 등이 참석했다. 삼성 쪽에선 이재용 부회장을 포함해 전영현 삼성SDI 사장과 황성우 종합기술원 사장 등이 배석했다.

재계에선 두 총수가 전기차 배터리에 교감했다는 분석이 나왔다. 정의선 수석부회장이 차세대 배터리인 전고체 배터리에 관심이 높고 이재용 부회장이 미래 먹거리 투자에 한창 열을 올리고 있기 때문이다. 재계 관계자는 “차세대 배터리 개발 현황과 의견을 나눈 것으로 안다”고 귀띔했다.

화두로 떠오른 전고체 배터리는 현행 리튬이온 배터리의 차세대 형태로 꼽힌다. 전고체 배터리는 리튬이온 배터리보다 30%가량 가벼우면서도 배터리 1회 충전으로 800km를 주행할 수 있다. 그러면서도 안전성과 수명 모두 기존 리튬이온 배터리보다 개선할 수있다.

예를 들어 리튬이온 배터리는 액체 형태의 ‘전해질’이 있다. 문제는 이 전해질이 액체 형태로 존재해 언제든 흐르거나 위치를 이탈할 수 있는 데다가 가연성을 가지고 있어 사고나 충격이 발생하면 폭발을 일으킬 수 있다는 점이다. 제조 공정이 복잡하고 초소형화를 할 수 없는 것도 이 전해질이 필수이기 때문이다.

반면 전고체 배터리는 말 그대로 ‘고체 전해질’을 적용했으므로 큰 사고가 나도 폭발할 가능성이 낮다. 마찬가지로 열과 압력이 센 극한 상황에서도 가동에 어려움이 없다. 한국전기연구원에 따르면 전고체 배터리는 차세대 전지 후보로 거론되는 리튬-황 전지나 리튬-공기 전지와 비교해 안전성에서 월등히 뛰어나다.

특히 전고체 배터리 제작 방식이 기존 공정과 달리 반도체 공정과 유사한 부분이 있어 한국이 적극적으로 도전할만한 분야로 꼽힌다.

실제 삼성은 지난 3월 전고체 배터리 관련 핵심 기술을 개발했다고 밝히기도 했다. 당시 삼성은 “삼성전자 종합기술원이 차세대 배터리로 주목받는 전고체 전지의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술을 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재했다”고 전했다.

이때 삼성이 설명한 전고체 배터리 기술은 안전성에 방점을 찍었다. 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬의 적체에서 나뭇가지 모양의 결정체가 발견되는데 이 결정체가 배터리 분리막을 훼손해 수명과 안전성을 낮아지는 문제가 있다.

이를 ‘덴드라이트’라고 부르는데 삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다고 설명했다.

다만 전고체 배터리 시장은 아직 일본이 세계 1위이며 그 뒤를 중국이 차지하고 있는 것으로 알려졌다. 국내 기업들의 기술력은 미국과 함께 3~4위권으로 분류된다. 일본 자동차 기업 도요타는 2020 일본 도쿄 올림픽에서 전고체 배터리를 이용한 셔틀버스를 운행해 전 세계에 자신감을 내보이려 했다. 일본 자동차 기업 도요타는 빠르면 2022년에 이를 상용화 가능하다고 보고 있지만 국내에선 2025년 상용화가 점쳐진다.

배터리 업계 관계자는 “전고체 배터리 개발에는 막대한 비용이 필요하고 그만큼 기술력도 뒷받침돼야 한다”며 “삼성이 꾸준히 이와 관련한 연구를 진행했고 현대기아차도 2025년까지 친환경 차 44종을 출시하겠다는 계획이 있어 두 총수의 만남이 더욱 주목받는 분위기”라고 말했다.