'꿈의 배터리'라던 전고체 전지, 7년 뒤 점유율 '고작 4%' 예상

[아이뉴스24 강지용 기자] 최근 전고체 배터리에 관한 관심이 증가하고 있으나 7년 후인 2030년에도 기존 액체 전해질 리튬이온 배터리의 시장 점유율이 압도적일 것이라는 전망이 나왔다. 24일 SNE리서치는 "전고체 배터리는 양산화에 성공하더라도 시장 침투율이 매우 낮을 것"이라고 내다봤다.

SNE리서치는 최근 '리튬이온 배터리 시장에 따른 분리막 시장 변화 전망(2020~2030) – 리튬이온 배터리 패권 경쟁시대, 분리막의 방향은?'이라는 제목의 리포트를 공개했다. 이 내용에 따르면 기존 리튬이온 배터리 공급량은 2023년 687기가와트시(GWh)에서 2030년 2천943GWh로 4.3배 증가해 배터리 시장의 95% 이상을 차지할 것으로 보이며 전고체 배터리의 침투율은 약 4%대로 전망된다.

액체 전해질 리튬이온 배터리의 수요는 곧 분리막 수요와 직결되기 때문에 향후 배터리 시장에서 분리막의 입지는 굳건할 것으로 보인다.

전해액과 음극재 등의 소재를 고체화해 구조적으로 안정적인 전고체 배터리는 전해질이 훼손되더라도 형태를 유지할 수 있기 때문에 폭발이나 화재의 위험이 현저히 적다. 그 덕에 기존 리튬이온 전지의 안전성과 관련된 부품들을 줄이고, 그 자리에 활물질을 채워 배터리 용량을 늘릴 수 있다. 전기차의 주행거리를 1천km 이상까지 획기적으로 늘릴 수 있고, 충전 속도도 빨라 '게임체인저(Game Changer)'로 불린다.

그렇기 때문에 배터리 기업들은 전고체 전지에 대한 연구를 진행하고 있으며 정부도 개발을 위한 연구개발(R&D), 세제 지원, 금융 지원 등 대규모 지원을 계획하고 있다. 그러나 2030년이 되어서야 전기차 실증이 이뤄질 것으로 보인다. 정부 계획대로 잘 진행되어도 2030년에 겨우 차량 실증을 시작할 수 있다는 이야기다.

전고체 배터리는 기술적으로 높은 계면 저항, 전해질 두께, 입자 응집, 보이드(void) 형성 등의 다양한 기술적인 문제점을 가지고 있어 이를 해결하고 양산화 성공까지는 해결해야 할 과제가 삭적해 있다. 또한 주요 소재가 고가의 금속으로 배터리의 원가 경쟁력을 확보하기 어렵다.

현재 리튬이온 배터리의 전해액은 1킬로그램(kg)에 전 세계 기준 9달러 수준임에 반해, 전고체 배터리 중 유망한 황화물계 고체 전해질의 주원료인 Li2S는 1kg에 1천500~2천 달러 수준으로 매우 비싸다.

최근 이차전지 업계는 제품 가격을 낮추기 위해 원가 절감을 최우선 과제로 노력을 기울이고 있다. 이 때문에 SNE리서치 관계자는 "배터리 시장은 당분간 액체 전해질 리튬이온 배터리 위주의 시장으로 전개될 것"이라며 "그에 따라 2030년에 리튬이온 배터리 공급량은 현재 대비 4배 이상 성장할 것"이라고 전망했다. 이어 "동박, 분리막과 같은 기존 리튬이온 배터리의 공급사슬이 장기간 주류를 차지할 것"이라고 덧붙였다.