전고체 배터리는…안전성 높고 부피 작아 차세대 전기차의 핵심

전고체 배터리는 정의선 현대자동차그룹 수석부회장이 관심을 기울이고 있는 제품이다. 배터리 양극과 음극 사이의 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 기술로 차세대 전기차의 ‘게임체인저’로 불린다.

현재 전기차 등에 사용되는 리튬이온배터리의 전해질은 액체다. 리튬 이온이 양극을 오가며 전기를 생산하는데 액체 상태의 전해질은 온도 변화에 따라 얼거나 기화 또는 팽창할 수 있다. 외부 충격에 약해 폭발하기도 한다. 전해질을 고체로 바꾸면 이런 위험이 사라진다. 고체의 전해질은 분리막 역할도 하기 때문에 배터리 크기도 줄일 수 있다. 작고 고용량이면서도 폭발 위험이 없는 배터리를 제조할 수 있다. 일본 후지경제연구소는 세계 전고체 전지 시장이 2035년 2조7877억엔(약 28조6700억원)에 이를 것으로 전망했다.

획기적인 배터리지만, 아직은 해결해야 할 기술적인 과제가 많다. 고체의 전해질은 액체보다 리튬 이온의 이동속도가 느려 전지의 출력이 낮고 수명도 짧다. 현재 기술로는 상용화까지 10년 가까운 기간이 걸릴 것이란 전망이 많다. 이 때문에 세계 각국은 고체 전해질의 상품화를 앞당기기 위한 연구에 경쟁적으로 뛰어들고 있다.

삼성은 최근 전고체 배터리 혁신 기술을 발표해 세계적 관심을 받았다. 삼성종합기술원이 최근 공개한 전고체 배터리 기술은 1회 충전으로 800㎞를 주행하고 1000회 이상 재충전할 수 있어 주행거리가 획기적으로 늘어날 것이라는 기대가 나온다.

LG화학, 보쉬, 다이슨 등 국내외 배터리 관련 회사뿐 아니라 글로벌 자동차 회사들도 전고체 배터리 개발에 직접 뛰어든 상태다. 삼성SDI는 삼성종합기술원과 협력해 전고체 배터리 기술 공동 개발에 나섰다.

김재후 기자 hu@hankyung.com