1회 충전 1000km 벽 넘는 차세대 배터리… 현대차 장기전 선언에 中 2026년 기습 카드

현대자동차가 1회 충전에 1000㎞ 이상 달리고 15분 이내 급속 충전을 구현할 수 있는 차세대 전고체 배터리 연구개발 투자를 확대했다.
미국 기술·교육 전문매체 더테크애드보케이트는 5일(현지 시각) 중국 상하이자동차(SAIC모터)가 2026년 998㎞ 주행을 목표로 세단 IM L6 탑재를 추진하는 등 글로벌 완성차 기업 간 배터리 주도권 경쟁이 본격화됐다고 보도했다. 기존 액체 전해질의 화재 위험과 에너지 밀도 한계를 넘어서려는 완성차 기업의 움직임은 한국 배터리 제조사와 부품 소재 공급망의 차세대 공정 전환 속도를 가르는 분수령이다.


기존 리튬이온 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 이동시키는 매개체로 액체 전해질을 채택하고 있다. 액체 전해질은 불이 붙기 쉬워 외부 충격이나 내부 단락이 일어날 때 급격한 온도 상승과 함께 화재로 이어지는 치명적 한계를 안고 있다. 배터리 팩 안에서 냉각장치와 분리막 등 안전 부품이 차지하는 물리적 공간 탓에 주행거리를 늘리는 에너지 밀도 개선에도 제약이 뒤따른다.

고체 전해질은 인화성 액체를 고체 소재로 바꿔 화재 위험을 낮추고 분리막 역할까지 겸할 수 있다. 더테크애드보케이트는 이 기술이 완성 단계에 다다르면 1회 충전 주행거리가 1000㎞를 넘어서고 충전 시간도 10~15분 안팎으로 줄어들 수 있다는 기술적 잠재력을 소개했다. 현재 주요 고성능 전기차의 실제 주행거리는 대체로 500~600㎞ 수준이다.
현대차는 기술 패러다임 변화에 맞춰 자체 연구개발과 외부 협력을 동시에 가동하고 있다. 현대차 연구개발본부장 만프레드 하러는 전고체 배터리를 시장 흐름을 바꿀 핵심 기술로 규정하고 지속적인 투자 의지를 나타냈다.

현대차는 자체 기술 내재화와 스케일업을 위해 2026년 완공을 목표로 경기도 안성 미래 모빌리티 배터리 캠퍼스에 1조2000억 원을 투입하고 있다. 현대차는 향후 10년간 차세대 배터리 연구개발에 9조5000억 원 이상을 투입하는 로드맵을 바탕으로 유망 스타트업·전문 연구기관과의 협업 체계를 넓히고 있다.


중국 상하이자동차는 2026년 전기 세단 IM L6에 전고체 배터리를 얹어 양산하겠다는 구상을 내걸었다. 제조사가 공표한 해당 차량의 1회 충전 목표 거리는 중국 경량차 시험 기준 998㎞다.
중국 정부의 전폭적인 연구개발 자금 지원과 방대한 내수시장이 상하이자동차의 조기 상용화 추진을 떠받치는 축이다. 다만 자동차업계에서는 2026년 적용 모델의 경우 액체 전해질이 일부 섞인 반고체 형태일 가능성이 커 완전한 의미의 전고체 양산 여부는 검증이 필요하다는 시각을 유지하고 있다.

글로벌 시장조사기관들은 양산 전기차 시장 안착 시점을 다소 엄격하게 잡고 있다. 블룸버그뉴에너지파이낸스(BNEF)와 우드매킨지는 대중적인 양산 전기차 시장에 전고체 배터리가 본격 진입하는 시기를 2030년대 초반으로 내다봤다.

시카고대학교 배터리 연구자 셜리 멩 박사는 실험실 수준의 성공을 대규모 공장 생산 체제로 확장하는 과정에서 높은 제조 원가와 기술적 장벽이 불가피하다고 지적했다.

소재별 공정 한계도 뚜렷하다. 황화물계 전해질은 이온 전도도가 높아 빠른 충전에 알맞지만 공기 중 수분과 닿으면 유독 가스가 발생하는 치명적 약점을 지닌다. 가넷형과 페로브스카이트형을 포함하는 산화물계는 화학 안정성이 우수하나 전극과 단단하게 맞닿는 계면 형성이 어렵다. 고분자계는 다루기 쉽고 유연하지만 상온에서 이온 전도 성능이 떨어져 저온 환경 주행에 한계가 있다.

글로벌 완성차의 전고체 배터리 채택 경쟁은 한국 배터리 제조 3사의 사업 일정과 직접 맞물린다.

현대차가 대규모 연구개발 자금을 배정해 기술 실증을 이어가고 중국 완성차가 시장 선점에 속도를 내는 흐름은 한국 배터리 제조사에 공정 전환 압력으로 작용한다. 현대차는 한국 배터리 기업인 LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온의 핵심 고객사다. 현대차가 안성 캠퍼스를 통해 검증하는 전고체 규격과 적용 일정은 한국 배터리 3사의 차세대 파일럿 생산 라인 가동과 핵심 소재 조달 계획과 직접 연동된다.

기술 전개 경로는 양산성 입증 여부에 따라 갈린다. 단기적으로는 완성차 기업의 시험 주행 결과가 드러나면서 황화물계와 산화물계 소재 간 공정 안정성 격차가 가려질 수 있다. 중장기적으로는 고온 압착 공정과 전극 계면 저항 저감 기술을 먼저 안정화한 기업이 고급 전기차 차종의 배터리 공급 물량을 가져갈 수 있다.

반면 고체 전해질 대량 합성 단가 인하가 지연되고 기존 삼원계 배터리의 가격 하락세가 이어지면 대량 양산 시점은 뒤로 밀릴 수 있다.

배터리 업계 승부처는 실험실 검증을 통과한 전고체 전지가 실제 도로 환경의 급격한 온도 변화와 수천 회에 이르는 반복 충전을 버텨내면서 대량 양산 가격을 맞출 수 있느냐에 달렸다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com