'꿈의 배터리' 기대감 높아졌다···"가격 비싸 시간 걸릴 듯"
'꿈의 배터리' 기대감 높아졌다···"가격 비싸 시간 걸릴 듯"
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SK이노베이션, 엘라스토머 기반 고체전해질로 이온전도도 해결
삼성SDI, LG에너지술루션도 연초 전고체 배터리 개발 언급
전고체 배터리, 1kWh당 587달러 수준···3원계 배터리 5배 이상
이승우 미국 조지아 공대 교수진이 개발한 고체 전해질 (사진=SK이노베이션)
이승우 미국 조지아 공대 교수진이 개발한 고체 전해질 (사진=SK이노베이션)

[서울파이낸스 박시형 기자] 국내 주요 배터리사들이 최근 전고체 배터리를 언급하고 나서 '꿈의 배터리'에 대한 기대감이 다시 커지고 있다.

다만, 일부에서는 높은 가격 문제로 현재의 3원계 배터리 수준까지 확대되는데는 상당한 시간이 필요할 것으로 보고 있다.

19일 배터리 업계에 따르면 SK이노베이션은 고무 형태의 고체전해질을 개발한 조지아공대 이승우 교수진과 협력해 전고체 배터리를 개발하기로 했다. 이승우 교수가 개발한 고체전해질은 단점이었던 이온전도도를 100배 끌어올렸고, 신축성이 뛰어나 덴드라이트로 인한 손상이 없어 안정성을 확보했다. 에너지 밀도도 높아 한 번 충전하면 800㎞를 달릴 수 있는 것으로 알려졌다.

현재 대중적으로 쓰이고 있는 3원계 배터리에는 리튬이온이 잘 전달될 수 있도록 액체 전해질을 채워넣는데, 이 전해액이 휘발성이 높고, 열과 높은 전압에 불안정해 내·외부 충격, 화재 등으로 인한 안전성 문제가 나타날 수 있다.

고체전해질은 분자구조가 단단해 액체 전해질의 단점을 단번에 해소한다. 다만 배터리의 전기를 만들어내는 리튬 이온의 이동도 제한돼 성능이 떨어진다. 고체전해질의 이온전도도만 해결되면 꿈의 배터리도 충분히 가능한 셈이다.

SK이노베이션의 고무형태 고체전해질은 엘라스토머 소재에 리튬 이온 전도도가 높은 플라스틱 결정 물질을 3차원적으로 연결해 이를 해결했다.

국내에서 전고체 배터리에 대한 특허를 가장 많이 보유한 것으로 알려진 삼성 SDI는 2027년 황화물계 전고체 배터리 생산을 목표로 개발중이다. 2020년 3월 1회 충전으로 주행거리 800㎞, 1000회 이상의 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구결과를 공개하기도 했다.

삼성SDI는 최윤호 사장이 "초격차 기술 경쟁력이야 말로 10년 후 우리 모습을 결정지을 핵심 역량"이라고 발언한 만큼 차세대 배터리에 대한 연구개발(R&D)에 더 집중할 것으로 보인다.

LG에너지솔루션은 2026년 고분자계 전고체 배터리, 2030년 황화물계 전고체 배터리를 상용화한다는 계획이다. 

권영수 LG에너지솔루션 부회장은 기업공개 직전 진행된 간담회에서 전고체 배터리와 리튬황 배터리 등 차세대 배터리에 향후 3년간 6191억원의 자금을 투자하겠다는 계획을 내놓은 바 있다.

지난해 9월 상온에서도 빠르게 충전할 수 있는 장수명 전고체 배터리를 개발해 과학 저널 '사이언스'지에 논문이 실리기도 했다.

다만 일부에서는 전고체 배터리의 가격이 너무 비싸 3원계 배터리 수준으로 활용되기까진 많은 시간이 필요할 것으로 분석하고 있다. 

배터리사들이 개발중인 황화물계 고체전해질은 가격이 1㎏당 1만2000달러나 된다. 이를 전고체 배터리로 만들었을 때 가격은 1kWh(킬로와트시)당 587달러 수준이다. 100달러 수준인 3원계에 비해 5배 이상 비싸다.

배터리 업계 한 관계자는 "전고체 배터리에 대한 개발이 진행되고 있지만 가격이 비싸 본격적으로 활용되기까지는 당초 예상했던 것 보다 더 오랜 시간이 걸릴 것으로 보인다"고 말했다.


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