【 청년일보 】 배터리 산업이 기술적 전환점을 맞이하고 있다. 특히 기존 리튬이온 배터리의 한계를 극복할 차세대 기술로 ‘전고체 배터리’가 주목받고 있다. 주요 완성차 업체와 배터리 제조사들은 차세대 전기차 배터리 시장을 선점하기 위해 연구개발과 투자를 확대하고 있다.

 

◆ 전고체 배터리란?

 

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 차세대 배터리 기술이다. 이를 통해 안전성을 크게 높일 수 있으며, 기존 배터리보다 에너지 밀도를 증가시켜 주행거리를 늘릴 수 있다. 또한, 고온 및 충격에도 강해 화재 위험이 낮아진다는 장점이 있다.

 

◆ 전고체 배터리, 왜 중요한가?

 

현재 전기차 시장은 리튬이온 배터리에 의존하고 있지만, 배터리 화재 위험성과 긴 충전 시간, 낮은 에너지 밀도 등의 한계를 극복하는 것이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 전고체 배터리는 이러한 문제를 해결할 수 있는 기술로 평가받는다.

 

특히, 에너지 밀도가 높아 한 번 충전으로 주행할 수 있는 거리가 증가하며, 충전 속도도 기존보다 빨라질 가능성이 높다. 이는 전기차 보급 확대에 결정적인 역할을 할 수 있는 요소다. 또한, 기존 배터리보다 수명이 길어 전기차 유지 비용 절감 효과도 기대된다.

 

◆ 각국 기업들의 전고체 배터리 개발 경쟁

 

전고체 배터리 기술 개발을 선도하는 기업들은 이미 시장 선점을 위한 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 일본, 한국, 미국, 유럽의 주요 기업들은 전고체 배터리 상용화를 목표로 연구개발을 가속화하고 있으며, 기업 간 협력 및 투자도 활발히 진행되고 있다.

 

먼저, 도요타는 일본 '경제산업성'의 승인을 받아 2026년부터 전고체 배터리 차량 생산을 시작한다. 도요타의 새로운 전고체 배터리는 완충시간이 10분 이내로 줄어들며, 초기에는 WLTP 기준으로 1000km의 1회 충전 주행거리를 제공할 것으로 보인다. 이후에는 1200km로 확장될 예정이다.

 

한국의 배터리 3사(삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온)도 전고체 배터리 연구개발에 박차를 가하고 있다. 삼성SDI는 2023년 업계 최초로 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축하고 시제품 생산을 시작했으며, 2027년 상용화를 목표로 하고 있다. SK온은 황화물계 전고체 배터리를 포함한 두 가지 유형을 개발 중이다. 2025년과 2026년 파일럿 시제품을 생산하고, 2028년과 2029년에는 상용화 시제품을 출시할 계획이다. LG에너지솔루션은 최근 전고체 배터리의 충전 속도를 10배 높일 수 있는 기술 개발에 성공했다. 시카고대학교 셜리 멍 교수와의 협업을 통해 해당 기술을 연구했다. 이를 통해 배터리 무게를 줄이고 부피를 축소하면서도 에너지 밀도를 극대화할 것으로 기대하고 있다.

 

현대차는 오는 3월 경기도 의왕 연구소에서 전고체 배터리 파일럿 라인을 가동하며 시제품을 생산해 성능과 양산성을 검증할 계획이다. 2030년을 전후로 본격적인 양산을 목표로 하며, 이를 통해 전기차 성능 향상과 원가 경쟁력 확보는 물론, 글로벌 배터리 시장에서의 입지를 강화한다는 전략이다.

 

폭스바겐 & 포드도 유럽과 미국 자동차 업체들도 전고체 배터리 스타트업과 협력하며 시장 진입을 준비 중이다. 폭스바겐은 미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프(QuantumScape)와 협력하여 올해부터 20GWh 규모의 전고체 배터리를 생산할 계획이다. 포드 역시 자체 연구개발과 외부 협력을 병행하고 있다.

 

CATL & BYD는 중국의 대표적인 배터리 기업들도 전고체 배터리 개발에 뛰어들었다. CATL은 황화물 기반 고체 배터리 생산을 목표로 하고 있으며, 2027년부터 소량 생산하는 게 목표다. BYD는 2027년 황화물계 전고체 배터리 시험 생산을 시작해 2030년부터 대량 생산에 들어가겠다는 계획을 밝혔으며, 현재 20Ah 및 60Ah 용량의 전고체 배터리 파일럿을 생산 중이다.

 

이처럼 글로벌 자동차 및 배터리 제조사들은 전고체 배터리 기술 개발을 위한 협업과 투자 확대를 통해 차세대 배터리 시장을 선점하려 하고 있다. 각국 정부도 배터리 기술 혁신을 적극 지원하면서 향후 5~10년 내 상용화 가능성이 커지고 있다.

 

◆ 전고체 배터리가 가져올 변화

 

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리보다 높은 에너지 밀도와 빠른 충전 속도를 제공하면서도 안정성이 뛰어나, 전기차 시장의 판도를 뒤바꿀 기술로 평가받는다. 글로벌 자동차 및 배터리 제조사들은 전고체 배터리 상용화를 위해 기술 개발과 양산 준비에 박차를 가하고 있으며, 2030년을 전후로 본격적인 도입이 이루어질 것으로 예상된다.

 

전고체 배터리가 본격적으로 상용화된다면, 전기차의 주행거리는 내연기관 차량과 비슷한 수준으로 늘어나고, 충전 시간도 획기적으로 단축될 것이다. 또한, 전고체 배터리는 영하 40 ℃에서 100 ℃까지 안정적으로 작동하기 때문에, 최근 발생한 벤츠 전기차 화재 사고처럼 배터리 폭발로 인한 사고 위험을 크게 줄일 수 있다.

 

향후 10년간 배터리 시장의 흐름을 결정할 핵심 기술로 자리 잡을 전고체 배터리가 어떤 방식으로 전기차 산업을 혁신할지 귀추가 주목된다.
 

【 청년서포터즈 8기 김아현 】