美 스타트업, '식탁용 소금' 배터리로 中 독점 깬다...나트륨이온 상용화

미국 스타트업 피크 에너지가 식탁용 소금에 포함된 나트륨을 활용한 배터리로 중국의 리튬이온 배터리 독점을 깨고 있다. 중국은 전 세계 리튬이온 배터리의 80%를 생산하며 리튬 공급의 70%를 통제한다. 피크 에너지는 2030년 말까지 4.75GWh 나트륨이온 배터리를 공급하기로 계약했다. 화재 위험이 낮고 능동 냉각이 필요 없어 비용이 저렴하다. 현재 글로벌 배터리 생산의 1% 미만이지만 급증할 전망이다.
19일(현지시각) 닛케이 아시아에 따르면, 콜로라도주 덴버 근처 태양광 발전소 옆에 있는 평범한 흰색 컨테이너가 2,700가구를 4시간 동안 사용할 수 있는 충분한 배터리로 가득 차 있다. 스타트업 피크 에너지가 개발한 이 배터리들은 중국이 주도하는 리튬이온 원료가 아닌 식탁용 소금에 포함된 나트륨, 경탄소 및 기타 일반적인 원료로 만들어진다.

피크 에너지의 공동 창립자 카메론 데일스는 "적어도 우리 종류의 나트륨이온 배터리에는 중요한 광물이 포함되어 있지 않다. 그래서 사실상 재료 병목 현상은 거의 없다"고 말했다.


이 기술은 중국이 더 인기 있는 리튬이온 배터리의 공급망을 거의 완전히 통제하는 상황에서 덜 의존하는 새로운 공급망을 구축할 가능성을 제공한다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 중국 제조업체들은 전 세계 리튬이온 배터리의 약 80%를 생산하며, 중국 공급업체들은 전 세계 배터리 등급 흑연과 전 세계 리튬 공급의 70%를 통제하고 있다.
이 중요한 광물에 대한 거의 완전한 통제는 미국을 경악하게 했고, 외국 적대국에 대한 에너지 의존도를 줄이기 위한 연방 전략을 촉발시켰다. 피크 에너지의 배터리 에너지 저장 시스템은 국가의 전력 수요가 급증함에 따라 핵심적인 역할을 할 수 있다.


현재 이 기술은 리튬이온 기술보다 에너지 밀도가 낮지만 빠르게 개선되고 있다. 나트륨이온 배터리는 화재 위험이 낮으며, 피크는 자사의 피로인산나트륨(NFPP) 기술이 리튬이온 저장 시스템을 더 비싸게 만드는 능동 냉각 요소가 필요 없다고 말한다.

에너지 연구 기관 우드 매켄지에 따르면, 나트륨이온 배터리는 지난해 전 세계 전기차 배터리 및 고정식 저장 배터리 생산량의 1% 미만을 차지했으나, 기업들의 신뢰가 높아지면서 이 비율은 증가할 것으로 예상된다.
싱가포르 국영 기금 테마섹의 Xora Innovation과 TDK Ventures의 지원을 받는 피크 에너지는 2030년 말까지 미국의 선도적인 유틸리티 규모 에너지 저장업체 중 하나인 Jupiter Power에 최대 4.75GWh의 나트륨이온 배터리 에너지 저장 시스템을 공급하겠다고 약속했다. 지난주에는 AI 전력 인프라 제공업체인 에너지 볼트에 1.5GWh의 배터리 저장 용량을 공급하기로 합의했다.


피크 에너지는 캘리포니아에서 파일럿 생산 라인을 보유하고 있으며, 올해 연간 4GWh 생산 능력을 갖춘 추가 공장을 설립할 계획이다. 데일스는 피크가 개발한 배터리 셀은 현재 아시아 파트너에서 생산되고 미국에서 조립 중이라고 밝혔다.

업계 전문가들에 따르면 중국 기업들이 나트륨이온 배터리 상용화를 주도하고 있다. 배터리 대기업 CATL은 지난해 승용차용 첫 상업용 나트륨이온 배터리를 공개했으며, 한국의 LG에너지솔루션은 중국 난징에서 나트륨이온 배터리 시범 생산 라인을 건설 중인 것으로 알려졌다.

데일스는 "한국인들이 미국에서 여러 대형 공장을 짓는 것을 보셨다. 이것이 우리가 미국에서 NFPP 나트륨이온 셀을 생산하기 위해 접근할 공급망 기반"이라고 말했다. 한국과 일본 기업들이 미국 내 배터리 제조를 확대하는 동안, 나트륨이온 배터리 초기 공급망은 원자재 가공을 위해 중국 기업에 의존하고 있다.

나트륨이온 배터리 시장 급성장은 한국 배터리 업체들에게 새로운 기회와 도전을 동시에 제시한다. LG에너지솔루션이 중국 난징에서 시범 생산 라인을 건설 중이지만, 삼성SDI와 SK온은 아직 본격적인 투자에 나서지 않고 있다.

나트륨이온 배터리는 리튬이온보다 에너지 밀도가 낮아 전기차보다는 ESS(에너지저장장치) 시장에 적합하다. 미국과 유럽이 중국 리튬 의존도를 낮추려는 상황에서 나트륨이온 배터리 수요는 급증할 전망이다. 한국 배터리 3사가 이 시장을 선점하지 못하면 중국 CATL과 미국 스타트업들에게 주도권을 빼앗길 수 있다.

특히 한국 기업들이 미국에 대규모 배터리 공장을 건설한 것은 나트륨이온 배터리 생산으로 전환하기 유리한 조건이다. 피크 에너지가 지적했듯 나트륨이온 제조는 LFP(리튬인산철) 제조와 장비가 유사해 기존 설비를 활용할 수 있다. LG에너지솔루션의 미시간 공장, SK온의 조지아 공장 등에서 나트륨이온 배터리 생산 라인을 추가하는 것을 검토할 필요가 있다.

업계 전문가는 "나트륨이온 배터리는 아직 초기 단계지만 중국 의존도를 낮추려는 미국·유럽의 정책 방향과 맞물려 빠르게 성장할 것"이라며 "한국 배터리 업체들이 리튬이온에만 집중하다가 나트륨이온 시장을 놓치면, 차세대 배터리 시장에서도 중국에 뒤처질 수 있다"고 경고했다. 정부도 나트륨이온 배터리 기술 개발과 미국 진출 지원을 강화할 필요가 있다는 지적이다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com