전기차 포비아 확산, '꿈의 배터리' 관심 ↑

리튬이온배터리 한계 극복할 차세대 전지로 '급부상'

'꿈의 배터리' 뜬다···평균 상용화 시점은 최소 2026년

2030년 52조원 성장 전망···K-배터리, 기술 개발 올인

그래픽=이찬희 기자

최근 국내 전기차 화재가 잇따르는 가운데, '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리가 주목받고 있다. 일반 배터리 대비 화재 위험성이 낮고, 배터리 무게 축소와 용량 증강 등의 효과가 있다는 장점 덕이다. 다만 기술 개발이 어렵고 가격이 비싸다는 단점이 있어 평균 상용화 시점은 최소 2026년으로 예상된다.

22일 관련 업계에 따르면 국내 배터리 업체들은 전고체 배터리를 미래 먹거리로 점찍고 기술 개발에 속도를 내고 있다. 현재까지는 많은 기업들이 연구개발 단계에 머물러 있어 초기 시장으로 분류되지만, 글로벌 이차전지 시장이 빠르게 성장하는 만큼 여러 장점이 있는 전고체 배터리가 차세대 전지의 유력 후보로 급부상할 것이란 판단에서다.

전고체 배터리는 화재에 민감한 액체 전해질을 고체로 바꿔 리튬이온배터리 대비 화재 위험성이 낮다. 또 일반 배터리보다 에너지밀도가 높고 내부 공간 활용도도 높아 국내 배터리 업체들이 일제히 기술 개발에 뛰어들었다.

업체별로는 LG에너지솔루션이 고분자계와 황화물계 전고체 전지를 각각 2026년, 2030년까지 양산하겠다는 계획이다. 전고체 배터리는 고체 전해질 종류에 따라 ▲황화물계 ▲산화물계 ▲폴리머계로 구분된다. 고분자계는 상대적으로 기술 개발이 쉽고, 황화물계는 리튬이온 전도도가 높다는 특징이 있다.

삼성SDI는 지난 2022년 초 수원시 영통구에 위치한 SDI연구소 내에 전고체 전지 파일럿 라인(S라인)을 착공했다. 파일럿 라인은 약 6500㎡(약 2000평)로, 이 라인에는 전고체 전지 제조를 위한 전용 설비들로만 채워졌다. 현재 삼성SDI는 이곳에서 라인을 구축한 뒤 샘플도 생산한 것으로 전해졌다.

삼성SDI는 오는 2027년 전고체 배터리를 상용화한다는 목표다. 최윤호 사장도 올해 초 열린 인터배터리 2024에서 기자들과 만나 "(전고체 배터리 로드맵은) 프로젝트를 가지고 진행 중이기 때문에 잘 돌아가고 있다"면서 "전고체 배터리 양산은 2027년을 목표로 하고 있으나, 조금 더 앞당길 가능성도 있다"고 말했다.

SK온은 지난 6월 고(故) 굿 이너프 텍사스 대학교 교수 연구팀과 함께 상온에서도 구동이 가능한 리튬메탈 배터리용 고분자 전해질 공동 개발에 성공했다고 밝혔다. 고분자 전해질은 가격이 저렴하고 제조가 용이해 차세대 고체 배터리 소재로 각광받고 있다. 업계는 이번 공동 개발로 전고차 배터리 기술 개발에도 속도가 날 것으로 보고 있다. 아울러 SK온은 지난 2021년에는 미국 전고체 배터리 기업 '솔리드파워'와 전고체 배터리를 공동 개발하기로 합의했다.

해외에서도 기술 개발이 한창이다. 현재 해외 기업 중에서는 ▲도요타(일본) ▲퀀텀스케이프(미국) ▲솔리드파워(미국) 등이 전고체 배터리 기술 개발에 적극 나서고 있다. 도요타와 퀀텀스케이프는 각각 2000여개, 200여개의 전고체·전지 관련 특허를 보유하고 있으며, 솔리드파워는 이미 에너지밀도가 300Wh/kg인 전고체 전지 개발을 완료한 것으로 알려졌다.

전고체 배터리 시장은 50조원 이상 커질 것으로 전망된다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전 세계 전고체 배터리 시장 규모는 지난 2022년 약 2750만달러(약 362억3000만원)에서 오는 2030년 약 400억달러(약 52조7000억원)까지 성장할 것으로 예측됐다.

한편, 진용기 더불어민주당 의원이 한국교통안전공단 자동차안전연구원에서 제출받은 자료에 따르면 올해 1월부터 8월까지 발생한 전기차 화재는 24건으로 집계됐다. 이는 매년 증가세를 보이는 것으로, 전기차 화재는 지난 2021년 24건, 2022년 43건, 2023년 72건을 기록했다.