전고체 배터리 개발 경쟁 본격화..삼성SDI, '게임 체인저' 꿈꾼다

도요타·BMW·현대차, 전고체 배터리 시범 생산 계획 밝혀
화재 위험 없고 용량 획기적으로 늘어..'게임 체인저'로 주목

[아시아경제 황윤주 기자] 독일 완성차 업체인 BMW가 2030년까지 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 선보이겠다고 밝히면서 전고체 배터리 개발에 이목이 집중되고 있다. 전고체 배터리 상용화에 대한 전망은 찬반이 팽팽하다. 그럼에도 불구하고 완성차와 배터리업계가 전고체 개발에 열을 올리는 이유는 바로 배터리 용량을 획기적으로 높일 수 있는 '게임 체인저'가 될 수 있기 때문이다.

25일 업계에 따르면 독일 완성차 업체 BMW는 2030년까지 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 선보이겠다고 밝혔다. 전고체 배터리 관련 가장 앞선 기술을 보유한 기업은 일본의 도요타로, 보유 특허만 1000여개에 달한다. 도요타는 2028년까지 자체 개발한 전고체 배터리를 전기차에 적용하는 것을 목표로 삼고, 올해 시험적으로 전고체 배터리 탑재 전기차를 공개할 계획이다.

전기차가 확실한 대세가 되기 위해서는 현재의 내연기관차와 비슷한 수준의 주행거리를 구현해야 하고, 이를 위해 핵심부품인 전기차용 배터리 용량을 증가시키는 것이 무엇보다 중요하다. 배터리의 용량을 늘리는 방법은 크게 두 가지가 있다. 첫번째는 배터리의 개수를 늘리는 것이다. 이 경우 배터리 가격 상승과 공간 효율성을 저해시키기 때문에 실현하기 어렵다.

대안으로 주목받는 배터리가 바로 '전고체 배터리'이다. 전고체 배터리는 기존의 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 높아 폭발이나 화재의 위험성이 극히 낮다. 이로 인해 안전성과 관련된 부품들을 줄이고 그 자리에 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 활물질을 채울 수 있다. 전고체 배터리로 전기차 배터리 모듈, 팩 등의 시스템을 구성할 경우, 부품 수의 감소로 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있어서 용량을 높여야 하는 전기차용 배터리로 안성맞춤이라는 것이 배터리업계의 설명이다.

관건은 전기차 배터리의 핵심 소재인 전해질을 고체로 만드는 기술이다. 업계 관계자는 "고체 전해질을 만들 수 있다면 전기차 시장의 게임 판을 바꿀 '게임 체인저'가 될 수 있지만 쉽지 않은 문제"라며 "쉽게 표현해 고체 전해질을 개발하는 과정은 화학 법칙에 반하기 때문에 상용화까지 예상보다 오래 걸릴 수 있다"고 말했다.

국내에서 전고체 배터리 개발에 가장 열을 올리는 기업은 삼성SDI이다. 삼성SDI는 자체 개발 프로젝트 외에도 삼성전자 종합기술원, 일본연구소와 협력해 전고체 배터리 기술을 공동으로 개발하고 있다. 지난해 3월 삼성전자 종합기술원은 1회 충전으로 주행거리 800km, 1000회 이상 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구결과를 공개하기도 했다. 전고체 배터리의 수명과 안전성을 높이면서도 크기는 반으로 줄일 수 있는 원천 기술을 담고 있는 이 연구내용은 세계적인 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재됐다.

삼성SDI 측은 "전기차가 더 멀리, 안전하게 주행하기 위해서는 전고체 배터리 개발은 꼭 필요하다"며 "현재는 요소기술 개발단계로 상용화를 위해 개발에 매진하고 있다"고 밝혔다.

황윤주 기자 hyj@asiae.co.kr