전기차 캐즘 이어 배터리 화재...전고체 배터리 개발 '온힘'

NCM 삼원계 배터리 화재 지속…열폭주 없는 꿈의 차세대 전고체 배터리 기대

[SRT(에스알 타임스) 선호균 기자] “정부는 이차전지 기업들을 힘껏 뒷받침하겠다”

한덕수 국무총리는 29일 전남 광양 포스코 리튬공장 종합 준공식에 참석해 배터리 관련 기업들에 대한 지원을 약속했다. 이날 한 총리는 “전고체 전지 최초 상용화를 목표로 민관이 2028년까지 총 1,172억원을 투자하는 등 차세대 배터리 개발을 위한 R&D 지원을 늘리겠다”고 밝혔다. 

캐즘(일시적 수요둔화)과 배터리 화재로 판매가 줄어든 전기차는 전방산업으로서 배터리 생태계에 포함된 이차전지 기업들의 실적에도 영향을 미치고 있다. 부진을 극복할 방안으로 차세대 배터리인 ‘전고체 전지’에 업계의 관심과 투자가 이어지고 있는 셈이다. 

지금 전세계는 전고체 배터리 개발과 양산 경쟁에 돌입했다. 기존의 니켈·코발트·망간(NCM) 삼원계 리튬이온 배터리와 리튬·인산·철(LFP) 배터리보다 에너지 밀도가 높고 고체 전해질로 구성된 전고체 배터리는 성능도 좋을 뿐더러 화재 위험성이 현저히 낮아 안전성 면에서 큰 기대를 모으고 있다. 

지난 14일 충남 아산의 한 아파트 지하주차장에 주차된 메르세데스-벤츠 전기차 EQC400 4MATIC 모델 차량에서 불이 났다. 이번 화재 차량에는 LG에너지솔루션의 NCM 배터리가 탑재됐.다. 

앞서 지난 8월 인천 청라의 한 아파트 지하주차장에서 화재 사고가 발생했던 벤츠 EQE 350 차량에는 중국 파라시스 에너지에서 만든 배터리가 장착됐다. 이 역시 NCM 배터리다. 

NCM 배터리는 휘발성이 강한 액체 전해질을 사용하기 때문에 배터리에 충격이 가해졌을 때 분리막 코팅이 파괴되면 단락 현상이 발생해 1,000도 이상의 열폭주 현상이 생기고 이는 곧 전해질로 옮겨붙어 화재로 이어진다. 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리라면 화재로 이어질 가능성이 현저히 줄어든다. 

중국에서는 글로벌 시장 점유율 1위 업체 CATL이 이달 들어 전고체 배터리 샘플을 생산하기 시작했다. 2027년 양산이 목표다. 체리자동차도 중국 안후이성에 전고체 배터리 공장을 구축하고 있다. 

일본은 혼다가 사쿠라 도치기현에 전고체 배터리 시범 생산라인을 구축했다. 내년 1월 파일럿 라인에서 배터리 생산을 시작할 예정이다. 

국내에서는 삼성SDI가 전고체 배터리 개발에 가장 앞서 있다. 2027년 양산을 목표로 현재 시제품 샘플 생산을 마치고 고객사에 이를 보내 피드백을 받으며 개발과 테스트를 병행하고 있다. 2022년 파일럿 라인을 착공한 삼성SDI는 지난 9월에는 건식공정 파일럿 라인의 가동을 시작했다. 

국내 배터리 1위 업체인 LG에너지솔루션도 전고체 배터리 개발에 한창이다. 2030년 양산을 목표로 개발이 진행중이다. 앞서 LG에너지솔루션은 2021년 미국 샌디에이고 대학교와의 공동 연구팀이 상온(25℃)에서 빠른 속도로 충전이 가능한 ‘장수명 전고체 배터리’ 기술 개발에 성공한 바 있다. 

SK온도 현재 2028~2029년 상용화 시제품을 만든다는 목표로 전고체 배터리 2종을 개발하고 있다. 하나는 고분자·산화물 복합계이며 다른 하나는 황화물계 전고체 배터리다. 각각 2025년과 2026년에 파일럿 시제품을 생산할 계획이다. 내년 하반기에는 파일럿 플랜트가 완공된다. 

SK온 관계자는 “전고체 배터리와 원통형 배터리는 현재 개발이 진행중”이라며 “LFP 배터리는 개발은 완료했지만 양산은 아직 진행하지 않고 있다”고 말했다.