이재용-정의선의 의기투합 '전고체 배터리'…왜 꿈의 배터리일까

[아이뉴스24 민혜정 기자] 국내 재계 1위와 2위그룹 총수인 이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대차그룹 수석 부회장이 연쇄 회동을 가졌다. 이유는 전기차 시대에 게임 체인저 역할을 할 전고체 배터리 사업의 의기투합을 위해서다. 전고체 배터리는 폭발 위험성이 낮고 대용량 구현이 가능해 '꿈의 배터리'라고도 불린다.

이 부회장과 정 부회장이 전고체 배터리에 주목하는 건 급부상하는 전기차의 경쟁력을 높일 핵심부품이기 때문이다.

26일 관련업계에 따르면 전고체 배터리는 스마트폰, 전기자전거, 전기차 등에 쓰이는 리튬이온 배터리보다 폭발 위험을 줄이고 용량을 늘릴 수 있다.

리튬이온 배터리의 4대 구성요소는 양극, 음극, 분리막, 전해질이다. 양극과 음극 사이를 리튬이온이 이동하면서 전기를 발생시키며 액체 전해질을 사용하고 있다.

전고체 배터리는 이 배터리의 4대소재 중 전해질이 액체에서 고체로 바뀐 배터리다. 리튬이온배터리의 경우 양극과 음극 사이에 접촉을 방지하는 분리막이 위치하고 액체 전해질이 양극, 음극, 분리막과 함께 있지만 전고체 배터리의 경우 분리막 대신 고체 전해질이 분리막의 역할까지 대신하고 있다.

리튬이온 배터리는 액체 전해질을 사용하다 보니 온도 변화로 인한 배터리의 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등 배터리 손상 시 화재나 폭발 등의 위험성을 안고 있다.

전해질이 고체인 전고체 배터리는 구조적으로 단단해 안정적이며, 전해질이 훼손되더라도 형태를 유지할 수 있기 때문에 안전성을 높일 수 있다. 폭발이나 화재의 위험이 적기 때문에 안전성과 관련된 부품들을 줄이고 그 자리에 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 활물질을 채울 수 있는 셈이다.

전고체 배터리로 전기차 배터리 모듈, 팩 등의 시스템을 구성할 경우 부품 수 감소로 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있다. 용량을 높여야 하는 전기차용 배터리로 적합하다.

전고체 배터리는 현재 연구개발 단계이지만 많은 자동차 제조사와 배터리·소재 업체들은 전고체 배터리 개발에 뛰어들고 있다.

도요타는 2008년에 차세대 배터리 연구소를 출범하며 정부 및 학계와 전고체 배터리를 개발한다고 발표했다. 독일 폭스바겐은 미국의 퀀텀스케이프와 BMW는 솔리드파워와 각각 협력해 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 2025~2026년경 출시할 계획을 밝히기도 했다.

이밖에도 무라타와 히타치, 교세라, 도레이, 스미토모화학 등도 전고체 배터리를 개발하고 있다. 다만 업계에선 리튬이온 배터리를 대체할만한 수준의 개발이 이뤄지지 않아 배터리 양산은 2025년 이후에나 가능할 것이라고 전망하고 있다.

국내에선 삼성SDI가 적극적이다. 지난 2013년부터 모터쇼나 배터리 관련 전시회에서 중장기 전고체 배터리 기술들을 선보였다. 지난 3월 삼성전자 종합기술원은 1회 충전으로 주행거리 800km, 1천회 이상 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구결과를 공개하기도 했다. 삼성SDI는 상용화 시점을 2027년으로 예상한다.

삼성SDI 관계자는 "현재는 요소기술 개발단계로 상용화는 2027년 이후로 예상한다"며 "아직은 초기 단계로 상용화까지는 많은 시간과 난관이 있을 수 있지만 초격차 기술 개발을 위해 노력하고 있다"고 강조했다.