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전고체 배터리 개발 경쟁 본격화되고 있습니다. 

상용화는 10년 뒤 정도 될 것으로 내다보고 있으나 선점 경쟁이 심화되고 있습니다. 

전고체배터리 썸네일 이미지

차세대 전기차 배터리를 꼽고 있는 '전고체 배터리(All - Solid -State Bettery) 상용화 시기가 조금씩 다고 오고 있습니다. 

일본 완성차 도요타가 최근 전고체 배터리를 탑재한 시제품 차량을 공개했고 LG 에너지 솔루션은 개선된 기술을 선보이고 있습니다. 

전고체 배터리는 양극과 음극 사이 액체 전해질을 고체 물질로 대체한 것입니다. 리툼 이온 배터리에 필요한 전해액과 분리막을 없애고, 더 에너지 밀도가 높은 물질을 넣은 2차 전지입니다. 

효율과 안전성을 모두 높일 수 있어 지금의 리튬이온 배터리를 대체할 것으로 기대됩니다. 

전고체 배터리가 시장성을 확보할 시기는 아직 가깝지 않다는 전망이 우세하지만 기술 경쟁은 점차 치열해지고 

있는 상황입니다. 

1. 전고체 배터리 전쟁

LG에너니 설루션은 지난 24일 미국 샌디에이고 대학과 공동연구로 개발한 장수명 전고체 배터리 기술이 과학 저널 '사이언'에 게재했다는 소식이 들려오고 있습니다. 

연구 중인 기술을 적용하면 기존에는 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온(25도)에서도 충전이 가능합니다. 충방전 수명도 500회 이상 된다는 업체 측 설명입니다. 

LG에너지 설루션 관계자는 -500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지한다고 합니다. 

지금 현재 상용화 된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도도 약 40% 높이는 것이 가능하다고 합니다. 

도요타의 경우 전고체 배터리를 장착한 시제품 형태의 전기차를 세계 최초로 공개하면서 세계 관련 업계의 주목을 받았습니다. 

도요타의 제품은 2025년 무렵 시장에 나올 전망이라고 합니다. 순수 전기차가 아닌 하이브리드 전기차에 장착될 예정으로 상용 황에 한발 더 앞서가고 있다는 의미가 있습니다. 

2030년까지 약 16조 원을 전기차 배터리 생산과 개발에 투자하겠다는 계획도 발표를 한 상황입니다. 

도요타의 전고 관련 기술력이 세계에서 가장 앞서는 것으로 알려져 있습니다. 

산업연구원에서는 전고체 배티 특허 출원 건수(2011년~2020년) 전 세계 10위권에 일본 기업이 6곳이 올라가 있고 이준 도요타가 901건으로 가장 많습니다. 

리튬이온 배터리 시장을 한국과 중국 기업에 장악당한 일본 기업들이 전고체 배터리 시장만큼은 빼앗기기 않기 위해 기술 개발에 매진한 결과라고 판단됩니다. 

한국 기업은 3곳으로 일본 다음으로 많습니다. 그 기업들은 삼성전자(184건) LG화학(132건), 현대차(119건) 등입니다. 

2. 갈길이 먼 전고체 배터리 -미래시장 선점 각축전

전고체 배터리 시장을 장기적 관점에서 보고 있습니다.

전고체 배터니의 기존 시장 침투율이 2025년 1.2%에서 2030년 3.8% 수준일 것으로 예측했습니다. 가격이 비싸다는 문제점을 안고 있어 시장 침투가 단기적으로 어렵다는 설명입니다. 

◆증권가 전문가들의 의견

NH투자증권

전고체 시장 규모를 오는 2025년 15기가 와트시(GWH)에서 오는 2030년 121 GWH로 성장할 것으로 예상하면서도 기존 시장을 대체하기 까진 많은 시간이 필요할 것으로 판단했습니다. 

SK이노베이션의 배터리 분리막 부문 자회사인 SK 아이 이테크 놀로지(SK IET) 역시 전고체 배터리 시장의 개화를 대략 10년 이후로 보고 있습니다. 

SK IET는 지난 4월 기업공개(IPO) 간담회에서 - 전고체 배터리가 상용화되고 대량 생산이 되기 위해서는 빨라야 2030년 이후라고 말하고 있습니다. 

생산하는 분리막은 전고체 배터리에서는 불필요하거나 다른 소재로 대체될 수 있어서 전고체 배터리의 조기 상용화는 이 회사로선 큰 위협입니다. 왜냐하면 상용 화각 되더라도 제조원가의 경쟁률이 떨어져 비싸고, 리튬이온 배터리와 전고체가 상당 기간 공존할 것으로 판단됩니다. 

삼성전자 종합기술원 차세대 전고체전지 기술 개요/자료=삼성전자 제공

그런데도 업계가 전고체 배터리 기술 개발을 멈추지 않는 것은 전기차 시장의 안전적, 장기적, 성장을 위해서 배터리 기술의 고도화가 필수적이어서입니다. 

업계 관계자는 '전기차가 확실한 대세가 되려면 안전성뿐만 아니라 핵심 부품인 배터리의 에너지 밀도를 증가시키는 것이 가장 중요합니다'.라고 합니다. 

삼성 SDI의 경우 삼성전자 종합기술원, 일본 연구소와 협력해 전고체 배터리 기술을 개발 중입니다. 

2027년 이후 상용화를 목표로 주행거리 800km, 1000회 이상 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구 결과를 공개해 '네이처 에너지'에 개 하기도 했습니다. 

독일 폭스 바겐, BMW, 현대차, 미국 제너럴 모터스(GM)등 글로벌 완성차 업체들도 2025년~2030년 사이 시범 생산 혹은 양산에 나서겠다고 밝힌 바 있습니다. 

현대차와 SK의 경우 미국 '솔리드 에너지 시스템'에 각각 약 110억 원, 700억 원을 투자했습니다. 

솔리트 에너지는 리튬 메탈 배터리 시제품 개발에 성공, 사업화에 가장 근접한 차세대 배터리 개발사로 평가됩니다. 

고체보다 구현이 쉬운 액체 전해질과 고체 코팅을 조합한 하이브리드 배터리로 차세대 배터리 시장에서 우위를 점한다는 솔리드 에너지의 계획입니다. 

 

 

 

 

 

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