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이재용, 정의선과 손잡고 ‘한-중-일 배터리 3국지' 나선 속사정은

폭발위험·기술 한계 봉착으로 전고체 배터리 관심 급부상
꿈의 전지 '전고체 배터리'로 승부...15년후 약 29조 원 전망

오만학 기자

기사입력 : 2020-06-01 06:20

이재용(오른쪽) 삼성전자 부회장과 정의선 현대차그룹 수석부회장이 지난 1월 서울시 중구 대한상공회의소 국제회의장에서 열린 국내 각계대표, 특별초청 인사들과 함께 신년 합동 인사회를 개최한 후 이야기를 나누고 있다. 사진=뉴시스이미지 확대보기
이재용(오른쪽) 삼성전자 부회장과 정의선 현대차그룹 수석부회장이 지난 1월 서울시 중구 대한상공회의소 국제회의장에서 열린 국내 각계대표, 특별초청 인사들과 함께 신년 합동 인사회를 개최한 후 이야기를 나누고 있다. 사진=뉴시스
이재용(52) 삼성전자 부회장과 정의선(50) 현대자동차그룹 수석부회장이 차세대 배터리 '전고체 배터리(All-solid-state battery)' 개발에 총력을 기울인다.

이에 따라 이들 두 기업 총수는 지난 13일 삼성SDI 천안사업장에서 비공개 회동을 가진 것으로 알려지면서 국내외 배터리 업계에서 '전고체 배터리'에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다.

◇왜 전고체 배터리인가


현재 출시된 전기자동차에 주로 쓰이는 전지는 리튬이온 배터리다.

리튬이온 배터리는 전해질에 있는 리튬이온이 음극(-) 활물질에 저장·충전돼 있다가 양극(+) 활물질로 저장돼 에너지를 발생시킨다. 리튬이온 배터리는 리튬이온이 전해질을 통해 양극과 음극을 반복적으로 오갈 수 있고 가볍고 반응성이 높다는 장점에 전기차를 비롯한 다양한 분야에 사용되는 배터리 소재로 활용돼 왔다.

이러한 리튬이온 배터리 전해질은 액체다. 따라서 온도 변화에 따라 얼거나 기화, 팽창할 수 있다. 문제는 양극, 음극이 만나지 않도록 물리적으로 막는 분리막이 제 역할을 못하면 폭발 우려가 크다는 점이 단점이다.

단 한 건의 오류라도 치명적인 인명피해로 이어질 수 있다는 점에서 글로벌 배터리 업계는 고체 상태 전해질을 갖는 전고체 배터리에 대한 관심을 지속적으로 보여왔다.

리튬이온 배터리가 다가오는 고성능 전기차와 자율주행 차량 시대에서 살아남기에는 ‘기술적 한계'에 봉착했다는 점도 전고체 배터리가 주목을 받는 또 다른 이유다.

관련 업계 등에 따르면 현재까지 완성차 시장에서 주류를 차지하고 있는 내연기관 차량은 탱크에 연료(휘발유 혹은 경유)를 가득 채웠을 때 주행가능거리가 600~700km 수준이다.

이에 비해 전기차 주행가능거리는 2010년 초반 당시 100km 이하 수준에 불과했지만 최근에는 400km 이상까지 급격히 늘어났다.

주행가능거리를 내연기관 자동차 수준까지 끌어 올리기 위해서는 배터리 용량을 추가 확보하는 게 무엇보다 중요하다.

그러나 배터리 업계들이 가용할 수 있는 최대한의 기술을 총동원한 결과가 현재 상태이기 때문에 더 이상 혁명적인 용량 확대를 기대할 수 없다는 게 업계 중론이다.

저명한 글로벌 과학잡지 네이처(Nature)는 리튬이온 배터리 무게당 에너지 밀도가 실험실 수준까지 가더라도 이론 상 최대 수치는 300Wh/kg 에 미치지 못할 것으로 전망했다.

이에 비해 전고체배터리의 에너지 밀도는 500Wh/kg 를 훌쩍 뛰어넘을 것으로 기대되고 있다.

이러한 이유로 글로벌 배터리 업계는 차세대 배터리인 전고체 배터리에 주목한다.

일본 완성차 업체 도요타의 디디에 르로이(Didier Leroy) 부사장은 지난 2017년 열린 도쿄모터쇼에서 "전고체 배터리는 전기차 항속거리를 비약적으로 개선하는 잠재력에서 게임체인저(판도를 바꾸는 계기)가 될 수 있는 기술"이라며 "2020년대 전반의 실용화를 목표로 개발을 가속화 하고 있다"고 말했다.

국내외 배터리 업계에서 '전고체 배터리'에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다. 사진=클립아트코리아이미지 확대보기
국내외 배터리 업계에서 '전고체 배터리'에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다. 사진=클립아트코리아

◇한·중·일 "전고체 배터리 잡아야 시장 정상 차지"

현재 전고체 배터리 개발 분야에서 가장 앞서 있는 나라는 일본이라는 게 업계 정설이다. 특히 글로벌 전고체 배터리 관련 특허의 40%는 도요타를 포함한 일본 기업이 보유한 것으로 알려졌다.

도요타는 2017년부터 일본 배터리 업체 파나소닉과 손잡고 전고체 배터리 개발에 총력을 다하고 있다. 양사는 지난달 배터리 합작사 ‘프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션스’를 설립하기도 했다. 도요타-파나소닉 연합은 이르면 2022년부터 전고체 배터리를 양산할 계획이다.

한국은 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 3사(社) 모두 전고체 배터리 기초 연구개발(R&D)을 진행하고 있는 것으로 알려진 가운데 삼성SDI가 가장 앞서 나가는 모습이다.

삼성전자 종합기술원은 지난 3월 전고체 배터리 핵심기술 연구 결과를 세계적 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재하기도 했다. 특히 이재용 부회장과 정의선 수석부회장이 지난 13일 직접 만나 전고체 배터리 개발 협력의지를 다진 만큼 업계는 조만간 가시적인 성과물이 나올 수 있을 것으로 기대하고 있다.

중국 정부의 집중적인 지원과 투자를 등에 업고 글로벌 전기차 배터리 시장 정상 도약을 노리는 중국 배터리업체 CATL 역시 베이징자동차 등 자국 완성차 업체와 손잡고 전고체 배터리를 포함한 차세대 배터리 개발에 나선 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 "본격적인 전기차 시대가 시작돼 안정성과 주행가능거리에서 획기적인 강점을 가진 전고체 배터리가 향후 핵심으로 떠오를 것"이라며 "리튬이온 배터리 시장을 놓고 치열하게 벌어졌던 한중일 업체들의 각축전이 전고체 배터리 시장에서 더욱 피 튀기는 양상으로 전개될 것"이라고 내다봤다.

한편 일본 후지경제연구소는 세계 전고체 배터리 시장이 2035년 2조7877억엔(약 28조6700억원)에 이를 것으로 전망했다.


오만학 글로벌이코노믹 기자 mh38@g-enews.com
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