|데일리포스트=송협 선임기자| 2년 전인 지난 2020년 5울 13일, 삼성SDI 천안 사업장에서는 삼성전자 이재용 부회장과 현대차그룹 정의선 수석부회장이 한자리에 모여 차세대 전기차 배터리 ‘전고체(全固體)’ 배터리 개발 현황 및 방향 등을 논의했다.
이재용 부회장과 정의선 수석부회장의 만남은 당시 대다수 언론의 헤드라인을 장식하기에 충분했다. 지난 반세기 대한민국 경제를 이끌어 온 양대그룹 수장들이 손을 맞잡고 하나의 목적을 위한 의견을 수렴키로 했다는 자체만으로도 빅이슈로 충분하기 때문이다.
이 부회장과 정 수석부회장 회동의 핵심은 이른바 ‘꿈의 배터리’라는 수식어가 붙은 차세대 전지 ‘전고체 배터리’ 기술 확보를 통해 미래 자동차 산업 패권 경쟁에서 선점하겠다는 거대한 청사진을 그리고 나섰기 때문이다.
그렇다면 대한민국 양대그룹 수장들이 하나의 목적을 기반으로 협력에 나서도록 촉매제가 된 ‘전고체 배터리’는 무엇인가? 이를 이해하기 위해 가장 먼저 ‘리튬이온 배터리’의 개념과 원리를 이해해야 한다.
#리튬이온 배터리는 전해질에 있는 리튬이온이 음극활물질에 저장, 충전됐다가 양극활물질로 저장되면서 에너지를 발생시킨다. 전해질은 리튬이온이 양극과 음극 사이로 이동할 수 있도록 견인하는 매개체(Camier)다.
리튬이온 배터리 전해질은 액체이며 액체 상태의 전해질은 온도에 따라 냉각되거나 가스로 기화돼 팽창될 수 있다. 하지만 양극과 음극이 만나는 현상을 물리적으로 막고 있는 분리막이 기능을 상실할 경우 배터리가 폭발할 수 있는 위험성이 있다.
반면 차세대 배터리로 주목받고 있는 # 전고체 배터리는 ‘리튬이온 배터리’의 내부 액체 전해질을 고체로 바꿨다. 때문에 과도한 열 또는 충격을 받게 되면 폭발 위험성이 높은 기존 배터리와 달리 내부에 인화성 액체가 존재하지 않아 폭발하지 않는 장점이 있다.
여기에 기존 배터리의 절반 수준으로 크기를 줄이고 얇게 만들어 구부릴 수도 있다. 전기차에 전고체 배터리를 부착하면 1회 충전만으로도 무려 700km 이상 구동이 가능하다.
그렇다면 전고체 배터리가 리튬이온 배터리 대비 에너지밀도가 높은 이유는 무엇인가?
삼성SDI 관계자는 “폭발이나 화재의 위험성이 사라졌기 때문에 안전성과 관련된 부품들을 줄이고 배터리 용량을 늘릴 수 있는 소재들을 채웠기 때문”이라며 “그만큼 배터리 내부 공간 활용도가 높다.”고 설명했다.
#전고체 배터리는 현재 선행 연구개발 단계에 머물고 있지만 배터리·소재 업체는 물론 완성차 업체들까지 개발에 나서고 있다.
실제로 완성차 기업들이 발표한 전고체 배터리 양산 목표를 살펴보면 ▲토요타·폭스바겐 2025년 양산 ▲현대차·BMW 2025년 시범 생산 및 2030년 양산 ▲GM 2030년 본격 양산에 나설 예정이며 포드 역시 차세대 배터리 내제화를 선언했다.
국내에서는 삼성SDI가 대표적인 전고체 배터리 양산 주자로 손꼽히고 있다. 삼성SDI는 지난 3월 경기도 수원 소재 SDI연구소 내에 전고체 배터리 파일럿 라인 착공에 나섰다.
현재 건설 중인 파일럿 라인은 6500㎡ 규모로 구축되며 ▲Solid(고체) ▲Sole(독보적인) ▲Samsung SDI 앞 글자를 본뜬 ‘S라인’으로 명명하면서 S라인을 통해 기존 업계 최고 수준의 전고체 배터리 연구 성과와 함께 생산 기술까지 확보한다는 계획이다.