리튬이온배터리 대세 계속된다…"전고체는 아직"

송고 2020.07.09 14:13 | 수정 2020.07.09 14:13
EBN 정민주 기자 (minju0241@ebn.co.kr)

상용화 후 성능·가격 경쟁력 안정화에 2~3년 더 걸려

낮은 이온 전도도 높여야…특정 온도만 반응도 문제

일본·중국 등 글로벌 시장 배터리 연구개발 치열

이재용 삼성전자 부회장(왼쪽)과 정의선 현대차그룹 수석 부회장이 지난해 1월 2일 오전 서울 여의도 중소기업중앙회 그랜드홀에서 열린 2019 기해년 신년회에서 만나 악수하고 있다. 이 부회장과 정 부회장은 지난 5월 만나 차세대 배터리 개발에 뜻을 모았다.ⓒ연합

차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리(All-solid-state battery)가 급부상한 가운데 향후 10년은 리튬이온 배터리가 시장을 이끌고 나간다는 분석이 나왔다.

9일 하이투자증권에 따르면 전기차에 전고체 배터리를 실제 적용하는 시점은 2027년으로 예상된다. 상용화가 되더라도 전고체 배터리 양산성과 가격 대비 성능 등을 따져보면 최소 2~3년은 더 소요될 전망이다.

특히 기술이 우수하다고 반드시 시장 주력 제품으로 빠르게 자리잡는 게 아닌만큼 전고체 배터리 기술 개발이 완료된 후에도 리튬이온 배터리가 상당 기간 높은 시장 점유율을 차지한다고 강조한다.

한 배터리 업체 관계자는 "전고체 배터리로 개발 해나가는 게 맞지만 전기차에 장착되는 시점은 2025년도 이르다"며 "당분간은 리튬이온 배터리 성능을 높이는 쪽으로 시장이 커 나갈 것"이라고 의견을 보탰다.

차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리는 기존 액체 전해질을 고체화 해 안정성이 높고 충격과 압력에 잘 견딘다. 충전하는데 몇 시간씩 걸리는 리튬이온 배터리에 비해 불과 5분이면 80% 충전이 가능하다.

전기차에 전고체 배터리를 쓰면 출력과 전기저장량이 액체 전지보다 2배 이상 늘어난다. 리튬이온 배터리를 쓸 때보다 1회 충전 시 운행 거리가 월등하게 길어진다. 몇 년 동안 사용해도 성능이 크게 떨어지지도 않는다.

하지만 해결해야 할 기술 과제들이 많다. 고체 전해질은 액체보다 리튬 이온 이동속도가 느려 전지 출력이 낮고 수명도 짧다. 이온 이동이 원활하지 않으면 전기가 잘 통하지 않아 제대로 된 배터리 역할을 할 수가 없다.

액체 전해질 수준으로 전도도를 높이는 게 최우선 과제다. 특정 온도에서만 효율이 좋은 점도 해결해야 한다. 리튬이온 배터리 수준으로 가격을 낮춰 경쟁력을 높여야 하는 과정도 남아있다. 상용화까지 10년 가량 걸릴 것이란 전망도 여기서 기인한다.

세계 각국에서는 전고체 배터리 상용화를 위한 연구 개발에 한창이다. 삼성은 최근 1회 충전으로 800㎞를 주행하고 1000회 이상 재충전 가능한 전고체 배터리 기술을 공개했다.

기술력이 가장 앞서 있다고 평가받는 일본 도요타는 대규모 민관 컨소시엄을 구성해 총 17조원을 투자, 오는 2022년 업생산 할 계획이다. 중국 CATL도 베이징자동차 등 자국 완성차 업체와 전고체 배터리 개발에 나섰다.

전고체 배터리 개발업체 퀀텀스케이프 지분을 5% 인수한 폭스바겐은 2025년까지 전고체 배터리 양산 라인을 구축한다는 방침이다. 보쉬, 다이슨 등도 개발에 한창이다.

상업화 후 전고체 배터리 시장은 급성장이 전망된다. SNE리서치에 따르면 전고체 배터리를 탑재한 전기차 비율은 2024년 2%에서 2030년 10%로 증가할 전망이다.

글로벌 조사 업체 Allied market research는 2017년 633억원이었던 글로벌 전고체 배터리 시장이 2025년 1조6820억원으로 확대한다고 예측했다. 일본 시장조사업체 후지경제는 2035년 전고체 배터리 시장규모가 32조6000억원에 이를 것으로 내다 봤다.

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