완성차 업체도 개발 가세…2035년 사용량 최대 1413GWh 규모
K배터리 3사 기술개발 박차…삼성SDI, 하반기 시제품 생산 시작
배터리 산업의 '게임 체인저'로 불리는 전고체 배터리 시장 선점을 위한 경쟁이 본격화하고 있다. 기존 배터리 업체들은 물론 도요타, 닛산 등 완성차 업체들까지 직접 배터리 개발에 뛰어들면서 글로벌 차세대 배터리 경쟁도 후끈 달아오르는 모양새다.
3일 배터리업계에 따르면 전고체 배터리는 현재 배터리에 적용되는 액체 형태 전해질을 고체로 대체해 안전성과 성능 면에서 진일보한 차세대 배터리다.
현재 가장 널리 사용되는 '리튬이온 배터리' 대비 배터리 용량은 늘리면서 무게, 부피, 화재 위험을 현저히 줄일 수 있어 일명 '꿈의 배터리'로 불리지만 아직 개발까지 넘어야 할 난제가 많다.
전고체 배터리 개발 분야에선 도요타가 가장 앞서 있다는 평가가 나오는 가운데 국내 배터리업계도 전고체 배터리 상용화 시점을 앞당기기 위해 박차를 가하고 있다. 전고체 배터리는 구성물질에 따라 황화물계, 산화물계, 고분자계로 나뉘며 국내 배터리업계는 황화물계 개발에 주력하고 있다.
국내 업체들 중에서는 삼성SDI가 가장 앞서있다는 게 업계의 평가다. 삼성은 2027년 상용화를 목표로 개발에 드라이브를 걸고 있다.
최윤호 삼성SDI 사장은 지난달 29일 제53주년 창립기념식에서 "전고체 배터리 파일럿 라인 구축을 완료해 하반기 시제품 생산을 앞두고 있다"고 언급했다. 삼성SDI는 지난해 3월 경기도 수원시 연구소에 전고체 배터리 파일럿 라인인 'S라인'을 착공했다.
삼성SDI의 전고체 배터리는 독자 조성의 고체 전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 무음극 기술(Anode-less)이 특징이다. 삼성SDI는 시제품 샘플 제작을 시작으로 전고체 배터리 개발 완성도를 높이기 위한 다양한 테스트를 진행할 계획이다.
LG에너지솔루션은 고분자계와 황화물계를 동시에 개발하는 '투 트랙' 전략을 구사하고 있다. 오는 2026년 고분자계 전고체 배터리를, 2030년 황화물계 전고체 배터리를 각각 상용화한다는 목표다.
LG에너지솔루션은 지난해 미국 샌디에이고 대학과 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발하는 등 다양한 시도를 이어오고 있다. 또 서울대학교와의 산학협력을 통해 황화물계 전고체 배터리 연구에 힘쓰고 있다.
SK온은 2021년 전고체 배터리 벤처기업인 미국 솔리드파워에 3000만 달러를 투자하고 황화물계 전고체 배터리 공동 개발을 추진해 왔다. 또 유수 대학 연구진과의 협업을 통해 기술력을 강화하고 있다.
SK온은 대전 배터리연구원에 차세대 배터리 파일럿 플랜트 등을 신설하고 내년까지 시제품을 개발할 계획이다. 오는 2028년에는 상용화에 돌입하겠다는 목표다.
업계 관계자는 "아직 상용화까진 멀었다는 견해도 있지만 이미 시작된 개발 경쟁만 봐도 전고체 배터리의 성장성과 잠재력은 분명해 보인다"고 말했다.
한편 SNE리서치에 따르면 전고체 배터리는 오는 2027년부터 양산되기 시작해 2035년에는 전체 배터리 시장의 10∼13%를 차지할 전망이다. 글로벌 전고체 배터리 사용량은 2030년 149∼160GWh, 2035년 950∼1413GWh 규모에 이를 것으로 예상된다.
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