GM·BMW도 '전고체 배터리' 大戰 합류..치열해지는 기술 경쟁

GM, 美 전고체 개발회사 SES에 1545억 투자
BMW도 2030년까지 전고체 배터리 적용 계획

2020년 10월 21일 오전 서울 강남구 코엑스에서 열린 국내 최대 배터리 전문 전시회 '인터배터리 2020(InterBatterry 2020)'에서 업계 관계자 및 관람객들이 부스를 돌며 전고체 전지 등 차세대 배터리 기술을 보고 있다.(자료사진)ⓒ데일리안 홍금표 기자

토요타·BMW에 이어 제너럴모터스(GM)도 전고체 배터리 개발 경쟁에 뛰어들었다. 기술 고도화에 앞장서고 있는 K배터리에 뒤이어 글로벌 완성차업체들도 자사 기술 개발에 속도를 내면서 기술 경쟁은 한층 더 치열해질 것으로 전망된다.

22일 외신 등에 따르면 GM은 미국 리튬금속 배터리 개발업체인 솔리드에너지시스템(SES)에 1억3900만달러(약 1545억원)을 투자했다.

치차오 후(Hu Qichao) SES 대표는 테크크런치와의 인터뷰를 통해 "우리는 연구개발(R&D) 단계를 넘어섰다"면서 "(자금 조달을 통해) 핵심 소재인 양극재와 음극재의 리튬 금속 전해질을 개선하고, 아이폰 배터리 크기로 자동차에 적용할 수 있는 셀 크기를 개선하는 데 투자할 수 있게 됐다"고 말했다.

이에 대해 매트 첸(Matt Tsien) GM 수석부사장은 "SES와의 기술 협력은 더 낮은 비용으로 더 넓은 범위를 원하는 고객에게 훨씬 더 나은 전기차(EV) 성능을 제공할 것"이라고 언급했다.

GM의 이번 전고체 배터리 투자는 차세대 배터리 기술에 속도를 냄으로써, 전기차 시장 주도권 싸움에 적극적으로 나서겠다는 의지로 풀이된다.

SES에는 GM 뿐 아니라 SK홀딩스, 싱가포르 투자회사 테마섹(Temasek), 반도체 제조사 어플라이드머티리얼즈(Applied Materials)의 벤처캐피털 어플라이드벤처스(Applied Ventures), 중국 상하이자동차(SAIC), 투자회사 버텍스(Vertex) 등도 투자했다.

전고체 배터리는 현재 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리 단점을 보완한 '꿈의 배터리'로 평가 받는다. 리튬이온 배터리는 전해질이 액체로 돼 있어 열과 충격에 약하고 화재 위험도 있는 반면 전고체 배터리는 전해액을 고체로 하고 있어 폭발 위험이 대폭 낮아질 것이라는 기대다.

SES와 함께 적극적으로 전고체 배터리 기술 개발에 나서는 곳 중 하나는 미국 스타트업 퀀텀스케이프(QS)로, 폭스바겐이 주요 투자자로 참여하고 있다.

폭스바겐은 지난달'파워 데이'에서 배터리 관련 청사진을 소개하고 오는 2023년부터 새로운 통합 셀(unified battery cell)을 도입해 2030년까지 자사 전기차 80%에 탑재하겠다는 중장기 전략을 공개했다.

이 같은 전략 하에 폭스바겐은 전고체 배터리 생산에 속도를 낼 전망이다. 폭스바겐은 "각형 통합 셀은 차세대 전고체 셀로의 전환을 위해 필요한 최적의 조건"이라고 밝혔다.

BMW그룹 역시 전고체 배터리 개발을 공식화했다. 지난 19일(현지시간)프랑크 베버 BMW 개발대표는 "2030년까지 BMW의 자동차 시리즈에 전고체 배터리를 적용하게 될 것"이라고 밝혔다.

BMW를 이를 위해 전고체 배터리를 집중적으로 연구해 2025년까지 시제품을 선보인다는 계획으로, 뛰어난 성능과 안정성을 갖추면서도 재활용이 가능한 차세대 배터리셀을 개발하겠다는 방침이다.

BMW그룹은 2025년까지 순수전기차 판매를 지난해 보다 10배 이상 늘리고, 2030년에는 전기차 비중을 판매 차량의 절반으로 확대한다는 계획도 세웠다.

일본 토요타 역시 전고체 배터리로 중흥을 꾀하고 있다. 업계는 도요타가 조만간 전고체 배터리를 탑재한 시제품을 공개하고, 2025년까지 전고체 배터리 양산 체제를 구축할 것으로 보고 있다.

현대차·기아도 전고체 배터리 탑재 계획을 갖고 있다. 알버트 비어만 현대차그룹 연구개발본부장은 지난해 12월 개최된 '최고경영자(CEO) 인베스터데이'에서 "2025년 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 시범 양산한 후, 2027년 양산 준비에 들어가 2030년경 본격 양산할 예정"이라고 언급했다.

비어만 사장은 "차세대 전고체 배터리는 당사 주도로 선행개발 중"이라며 "현재 여러 배터리 회사들과 전략적 협업을 통해 공동 개발과 수급 안정성 확보에 주력하고 있다"고 강조했다.

글로벌 완성차들이 공격적으로 차세대 배터리 개발에 뛰어들고 있지만, 전고체 배터리가 대세로 자리잡기 위해선 갈 길이 멀다는 전망이 나온다.

셀을 구현하는 온도가 상온(15~25℃) 보다 높아 이 온도 차이를 줄이는 것이 관건이라는 진단이다. 상업생산에 성공하더라도 리튬이온 배터리 가격이 더 낮으면 경쟁력은 떨어질 수 밖에 없다.

완성차업체들이 배터리 위탁 생산업체들과 손을 잡는 등 배터리 산업이 새 국면을 맞이한 상황에서 LG·삼성·SK 등 'K배터리'가 주도권을 잃지 않기 위해서는 이 시기를 기회로 삼아 초격차 위상을 공고히 다져야 한다는 지적이 나온다.

배터리 3사는 리튬이온 배터리 뿐 아니라 전고체 배터리 상용화를 위한 연구 개발을 진행중이며 이르면 2027년부터 결실을 볼 것으로 기대하고 있다.

앞서 지난해 3월 삼성전자 종합기술원은 1회 충전에 800킬로미터(km) 주행, 1000회 이상 배터리 재충전이 가능한 전고체전지 연구결과를 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재한 바 있다. 삼성은 전고체 배터리의 수명과 안전성을 높임으로써 배터리의 크기도 절반으로 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

데일리안 조인영 기자 (ciy8100@dailian.co.kr)