이승우 美 조지아공대 교수와 협력
“전기차 주행거리 800㎞까지 가능”
국내외 기업 ‘차세대 전지’ 속도전

리튬이온배터리의 ‘왕좌’를 이을 차세대 배터리 기술 선점을 위한 글로벌 업체 간의 경쟁이 치열하다. 성능과 안전성 두 마리 토끼를 잡은 전고체 배터리 외에 가격 경쟁력을 앞세운 다양한 차세대 전지 기술이 주목받고 있다.

SK이노베이션은 이승우 미국 조지아공대 교수와 협력해 차세대 전고체 배터리를 개발한다고 16일 밝혔다. 이 교수는 한국과학기술원(KAIST)과 함께 고무 형태의 고체 전해질(사진)을 개발해 세계적 학술지 ‘네이처’에 이름을 올린 학자다.

이 교수가 개발한 고체 전해질은 전고체 배터리의 상용화를 앞당길 기술로 평가된다. 이온이 잘 흐르는 정도를 뜻하는 이온전도도를 기존 고체 전해질보다 100배 끌어올렸고, 신축성 좋은 고무라 배터리 내부의 손상도 덜하다. 기술이 적용되면 현재 1회 충전할 때 500㎞를 달리는 전기차의 주행거리를 800㎞까지 늘릴 것으로 기대된다.전고체 배터리는 현재 대세인 리튬이온배터리의 뒤를 이을 가장 유력한 후보다. LG에너지솔루션·삼성SDI·SK이노베이션 등 국내 기업은 물론 글로벌 배터리 스타트업, 토요타 등 글로벌 완성차 회사들도 개발에 뛰어들었다. 액체 전해질을 써 폭발 위험이 큰 기존 배터리와 달리 폭발 위험이 없다. 이에 폭발을 방지하기 위한 분리막이나 냉각장치가 필요하지 않아 배터리 용량을 개선할 수 있다는 장점이 있다. 다만 상용화를 위해서는 낮은 이온전도도에 따른 배터리 출력의 한계와 고체의 계면저항(경계면에서 물질의 이동성이 저하되는 현상)으로 인한 수명 단축 등의 난제를 풀어야 한다. 업계에서는 2025년엔 상용화 제품이 등장해 2030년쯤 전체 배터리의 7~10%를 차지할 것으로 본다.

오는 27일 ‘상장 대박’을 예고한 LG에너지솔루션은 전고체 배터리 외에도 ‘리튬황 전지’ 개발에 주력하고 있다. 리튬황 전지는 양극 소재를 저렴한 황을 사용하는 전지로, 전기차보다는 도심항공모빌리티(UAM)나 드론 등 작은 비행체에 탑재하는 용도로 성능보다는 가격 경쟁력에서 강점이 있다.

세계 1위 배터리 기업 중국 CATL은 내년쯤 나트륨이온 배터리를 공급할 계획이다. 성능은 떨어지지만, 일반 리튬이온 배터리보다 생산가가 20%나 저렴한 것으로 알려졌다.