[FETV=박제성 기자] LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 K-배터리 빅3가 미래 게임체인저로 통하는 ‘전고체 배터리’ 상용화에 총력전을 펼치고 있다. 이들은 오는 2030년 전고체 배터리 상용화를 목표로 연일 구슬땀을 흘리고 있다. 

전고체 배터리에 미래 게임 체인저라는 수식어가 붙는 이유는 ‘안정선’ 때문이다. 전고체 배터리는 전해질을 액체 대신 고체로 사용해 안정성 부문에서 우수하다는 평가를 받았기 때문이다. 전해질은 양극과 음극이 잘 이동하도록 해 전기가 흐르는 역할을 한다.

이뿐 아니다. 액체 배터리처럼 에너지 저장과 충전 속도도 빠르다. 이러한 이유로 K-배터리 3사는 전고체 배터리에 공을 들이고 있다. 이들은 향후 10년 뒤 안정성과 주행거리, 충·방전 등의 기술력을 차곡차곡 높여 나갈 구상이다.

이재용 삼성전자 회장도 전고체 배터리에 대한 애정이 남다르다. 최근에는 이 회장은 삼성SDI 수원사업장을 방문했다. 지난 27일 이 회장은 수원사업장에서 전고체 배터리 파일럿 라인(시제품 생산)을 둘러봤다.

올해 상반기 삼성SDI는 전고체 배터리 생산라인 준공을 목표하고 있다. 하반기 이후 소형 전고체 배터리 시제품 제작을 통해 상용화를 향해 한걸음 다가간다는 구상이다. 앞서 이 회장은 지난해 12월 올리버 집세 BMW 회장과도 유럽에서 만나 전고체 배터리 기술에 대한 협력을 논의한 것으로 전해졌다.

LG에너지솔루션은 전고체 배터리 개발 방식에 있어 투트랙을 구사한다. 고분자계와 황화물계 배터리를 모두 개발중이다. 고분자계(폴리머)는 2027년, 황화물계는 2030년 상용화가 목표다. 황화물계 배터리는 고체 성분의 황화물을 사용한다. 폴리머계는 기존 액체방식과 제조 공정이 유사하다. 제조 공정이 비슷해 비용 경쟁력이 있다. LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD)와 함께 상온(25도 수준)에서 황화물계 전고체 배터리 개발에 성공했다. 배터리 용량이 기존보다 10배 높고 에너지 밀도(주행거리 결정)는 40% 높다.

SK온은 지난해 6월 미국 솔리드파워에 3000만 달러(약 360억원)를 투자해 전고체 배터리를 공동 개발, 생산키로 했다. 솔리다파워 전고체 배터리는 현재 시제품 수준인데 기존 리튬이온 배터리보다 에너지밀도가 33% 높다. 특히 1회 충전으로 주행거리는 930Km에 이를 만큼 기술력이 앞서있다. SK온은 2030년쯤 전고체 배터리를 상용화한다는 목표다. 현재 대전중앙연구소에서 전고체 배터리 연구센터가 있다. 현재 황화물계·고분자계 등 활발한 R&D(연구개발) 중이다. 특히 전고체 배터리용 소재 개발과 셀 수명을 늘리는 리튬 보호층 소재 개발 연구에 집중한다.

배터리업계 관계자는 “향후 K-배터리가 미래 게임체인저로 전고체 배터리를 지목한 가운데 중요하게 보완해야 할 기술사항은 충·방전 횟수 늘리기”라며 “가령 LG에너지솔루션의 경우 전고체 배터리 기술은 500회 이상 충·방전 횟수가 가능하다”고 말했다.

한편 국내뿐 아니라 일본 기업도 전고체 배터리에 관심을 갖고 있다. 일본은 도요타를 주축으로 파나소닉, 이데미쓰코산 등이 우수한 전고체 배터리 기술력을 보유하고 있다. 전고체 배터리 관련 특허 건수도 일본이 강세다. 윕스에 따르면 2015~2022년 7월 전고체 배터리 관련 총 특허건수 1만3000건중 1601건이 일본 도요타 몫이다. 이는 LG에너지솔루션 703건을 2배 이상 웃도는 숫자다.