"2032년 전고체 시대"···K양극재, 기술개발 '속도전'

고체전해질 생산능력 확보한 포스코

테스트 통과한 에코프로, 내년 양산

LG화학, 황화물계 기술력 확보 과시

국내 최대 배터리 전시회인 인터배터리 2025가 서울 코엑스에서 개막했다. 사진=한국배터리산업협회 제공

지난 5일 국내 최대 배터리 전시회인 '인터배터리 2025'가 개막한 가운데 소재 기업들이 잇따라 '전고체'를 전면에 내세워 눈길을 끌었다. '꿈의 배터리'로 불리는 '전고체 배터리'는 국내 기업을 비롯해 중국도 조(兆) 단위 투자를 계획한 분야로 본격적인 시장 개화는 7년 뒤가 될 것으로 전망되고 있다.

홍영준 포스코퓨처엠 기술연구소장은 전날 기자들과 만나 "2027년도에 전고체 배터리가 처음으로 모습을 비출 것"이라며 "생산량이 얼마나 될지는 모르겠으나 2027년도에 맞춰 (소재를) 양산할 것"이라고 말했다. 그러면서 "일반적으로 신제품 시장 점유율이 2% 정도 되면 그다음 점프업을 한다"며 "(전고체 배터리가) 2%까지 점유율을 올리는데 5년에서 7년 정도 걸릴 것으로 보여 시장에 정착하려면 2032년 정도는 되어야 하지 않을까 생각한다"고 덧붙였다.

기존의 배터리는 가연성 물질인 전해질이 액체 상태라 전기차의 화재 위험성을 키우는 문제가 있다. 하지만 업계에선 전해질을 고체로 만들면 온도 변화에 강하고 고온·고전압에도 견고하게 견딜 수 있어 화재 위험성을 낮출 수 있다고 평가한다. 또 대용량을 구현하기 쉽고 크기는 절반 수준으로 낮춰 충전시간도 줄일 수 있다고 본다.

'꿈의 배터리' 상용화가 다가오면서 소재 기업들도 앞다퉈 사업 준비에 한창이다. 포스코그룹은 지난 2022년 10월 경남 양산에 있는 포스코JK솔리드솔루션 공장 준공식을 열고 연간 24톤 규모의 고체전해질 생산능력을 갖췄다. 생산량은 앞으로 수천 톤급으로 늘리기로 했고 이번 인터배터리에서는 고체전해질 소재를 전시하기도 했다.

지난해 전고체 전해질 파일럿 라인을 구축해 시험 가동을 시작한 에코프로는 내년 말경 대량 양산을 준비한다. 인터배터리 개막식에 참석한 최문호 에코프로비엠 대표는 "3년 전부터 황화물계 전고체 전해질을 개발하고 있었고 현재는 파일럿 규모에서 성과가 잘 나고 있다"며 "빠르면 2026년에는 양산을 준비할 것"이라고 말했다.

고체전해질은 재료에 따라 무기계·고분자계로 나뉘는데 무기계 중 하나인 황화물계는 고속 충전을 위해 리튬이온 전달 효율을 높이는 이온전도도가 많은 특징이 있다. 현재 개발 중인 전고체 배터리 중 약 70~80%가 황화물계를 기반으로 하며 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 배터리 3사도 이를 활용해 상용화를 준비 중이다.

LG화학은 이번 행사에서 황화물계 기반의 기술력을 소개했다. LG화학에 따르면 회사는 이미 황화물계 전고체 전지의 이온전도도 및 수분 안정성을 확보한 고체전해질 개발을 완료했다. 또 황화물계를 기반으로 하는 양극재 표면코팅 소재 및 공정 기술을 확보했고 모빌리티용으로도 최적화하기 위한 전해질 표면코팅 연구도 진행 중이다.

LG화학 관계자는 "전고체용 양극재 파일럿 라인은 지난해 청주에 구축해 놓은 상태"라며 "2027년이나 2028년에 생산을 계획하고 있는데 고객사의 상황에 따라 변동이 있을 수 있다"고 말했다.