'꿈의 배터리' 장착한 전기차 등장..배터리 '게임체인저' 될까

도요타, 세계 최초 전고체 배터리 전기차 공개..곧 상용화
리튬이온 배터리 대체 전망..단기간 양산 어렵다는 의견도

지난 7일 일본의 도요타자동차가 공개한 전고체 배터리 프로토타입 전기차(유튜브 캡처). © 뉴스1

(서울=뉴스1) 문창석 기자 = 일본의 도요타가 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 세계 최초로 공개하는 등 국내외에서 본격적인 기술 경쟁이 진행되고 있다. 기존의 리튬이온 배터리를 대체할 것이란 전망이 나오는 가운데 아직은 좀 더 두고봐야 한다는 의견도 만만치 않다.

지난 7일 도요타는 자사 유튜브 채널을 통해 전고체 배터리로 달리는 전기차의 모습을 공개했다. 도요타는 "세계 최초로 전고체 배터리를 장착한 프로토타입 자동차로, 정식 번호판을 받았다"고 설명했다. 해당 전기차는 지난해 6월 개발됐다.

도요타는 2020년대 전반에 전고체 배터리를 상용화할 계획이다. 이날 도요타는 막대한 규모의 배터리 투자 계획도 발표했다. 현지 언론에 따르면 도요타는 2030년까지 전고체를 포함한 배터리 분야에 총 1조5000억엔(약 16조원)을 투자할 계획이다.

전고체 배터리란 내부 전해질이 '고체'인 차세대 전지다. 기존의 리튬이온 배터리는 리튬이온이 액체 상태의 전해질에서 양극과 음극 사이를 오가며 충전과 방전을 하는 방식인데, 이를 고체 전해질로 바꾼 것이다.

현재 널리 쓰이는 리튬이온 배터리는 전해질이 가연성을 가진 액체라 폭발할 위험이 있다. 하지만 전고체 배터리는 전해질이 고체라 화재 위험이 없다. 또 리튬이온 배터리는 폭발 위험이 있어 촘촘한 밀도로 만들지 못해 소형화가 어렵지만, 전고체 배터리는 기존의 절반 수준으로 크기를 줄이고, 얇게 만들어 구부릴 수도 있다.

리튬이온 배터리(좌)와 전고체 배터리(우)의 구조(삼성SDI 제공) © 뉴스1

이 때문에 전고체 배터리는 '꿈의 배터리'로 불린다. 높은 안정성과 기능성을 바탕으로 기존의 리튬이온 배터리를 대체해 현재의 배터리 시장 구도를 바꿔버릴 '게임 체인저(국면전환요소)'가 될 수도 있다는 전망도 나온다. SNE리서치에 따르면 올해 2기가와트(GWh)인 전세계 전고체 배터리 시장은 2030년 135GWh로 70배 가까이 확대될 전망이다.

국내 전고체 배터리 분야에선 삼성SDI가 앞서 있다는 평가다. 삼성SDI는 지난 8일 제주도에서 열린 국제전기자동차엑스포에서 개발 중인 차세대 2차전지 전고체 배터리를 선보였다. 현재는 리튬이온 방식인 5세대 배터리를 출시 중이지만, 2027년부터는 전고체인 '8세대 배터리'를 양산한다는 계획이다. 회사 측은 1회 충전시 주행거리가 현재의 2배 수준인 900㎞ 이상이 될 것으로 보고 있다.

다만 일각에선 전고체 배터리가 상용화돼도 리튬이온 배터리의 경쟁력이 크게 떨어지진 않을 것이란 관측도 나온다. 앞으로 전고체 배터리가 시장에 안착하기까지 걸리는 10년 동안 리튬이온 배터리도 에너지와 수명, 충전속도, 비용 면에서 개선될 것이기에 전고체 배터리가 리튬이온 배터리를 완전히 대체하긴 어렵다는 것이다.

실제로 SNE리서치는 전세계 전고체 배터리 시장 규모를 2030년 135GWh로 예상하는데, 그해 전기차 배터리 수요가 3254GWh인 점을 고려하면 전고체 배터리는 전체 시장의 약 4%를 차지할 전망이다. 강동진 현대차증권 연구원은 "양산이 가능한 기준에서 계면저항이나 낮은 이온전도도 등 전고체 배터리의 단점을 안정적·경제적으로 해결했는지, 얼마나 기존 배터리의 가격을 따라잡을지도 지켜봐야 한다"며 "단기간에 양산하긴 어려울 것"이라고 말했다.

themoon@news1.kr