[뉴스핌=정탁윤 기자] 지난해 8월 SK이노베이션이 세계 전기차 배터리 업계 다크호스로 부상했다. 세계 최초로 'NCM 811' 배터리를 양산한다고 발표하면서다. NCM 811 배터리를 탑재하면 450㎞ 이상 달릴 수 있다. 현재 1회 충전으로 383㎞를 달리는 쉐보레 볼트 EV의 기록을 깼다.

'NCM 811'은 배터리 내 니켈, 코발트, 망간의 소재 비율을 뜻한다. 니켈 함량이 높을수록 에너지 밀도가 높아지지만 그만큼 안전성이 떨어져 폭발 위험이 커진다. 이 같은 이유로 지금까지 중대형 배터리는 NCM 6:2:2 비율이 일반적이었다.

1일 배터리업계에 따르면, 무술년 새해 국내외 전기차 배터리 업체들의 경쟁도 한층 치열해질 전망이다. 현재 전 세계 전기차 배터리 시장은 한국과 일본 업체가 리드하고 있다. 테슬라와 손잡은 일본의 파나소닉이 치고 나가고 있는 가운데 LG화학과 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 업체들도 세계적 수준의 기술 경쟁력을 보유하고 있다.

이제혁 SNE리서치 연구원은 "글로벌 자동차 시장이 전기차로 가는 것은 이미 메가 트렌드"라며 "그 전기차에 들어가는 배터리 분야에서 한국은 반도체, 올레드(OLED) 등과 함께 글로벌 강국으로 꼽힌다"고 말했다. 2000년대 초반 아직 전기차에 대한 개념이 희미할 때부터 국내 업체들이 신성장동력으로 전기차 배터리에 주목한 결과다.

배터리 셀을 생산하고 있는 엔지니어 <사진=SK이노베이션>

전기차 시장 확대와 함께 전기차 배터리 기술도 눈부시게 발전하고 있다. 통상 1세대 배터리를 탑재한 전기차 주행거리가 100km, 2세대 배터리는 300km 정도라면, 3세대 배터리는 한 번 충전으로 500km 이상 주행이 가능하다.

현재까지 상용화된 배터리 기술은 2세대 배터리다. 전기차 배터리 산업의 화두는 충전은 신속히 하면서 주행거리를 늘리는 것이다. 이를 위해서는 배터리의 에너지 밀도를 높이면서 안전성도 동시에 확보하는 기술이 필요하다. 전기차 배터리는 사람의 생명과 직결되기 때문에 안전성이 생명이다.

전기차 주행거리가 획기적으로 늘어나고 있는 것은 배터리 기술이 그만큼 진화하고 있기 때문이다. 에너지 밀도가 점차 높아지면 같은 부피에 더 많은 에너지를 담을 수 있는데, 그게 곧 기술력이다.

전 세계 자동차 업체들이 LG화학을 주목하는 것은 LG화학만의 독보적인 기술력 때문이다. LG화학 전기차용 배터리는 특허를 획득한 안전성 강화 분리막(SRS)을 적용함은 물론 배터리의 형태가 '캔(can) 타입'이 아닌 '파우치(pouch) 타입'이어서 폭발 위험이 적다. 또 표면적이 넓어 열 발산이 용이하므로 배터리 수명도 길다는 장점이 있다.

LG화학 관계자는 "LG화학은 전 세계 배터리 메이커 중 유일한 화학 기반의 회사"라며 "자체적으로 소재를 생산해 내재화할 수 있는 등 원가 측면에서도 경쟁력을 가질 수 있어 결국 안전성, 성능, 원가 경쟁력 등 전기차 배터리가 갖춰야 할 삼박자를 모두 갖추고 있다"고 설명했다.

◆ 차세대 전기차 배터리, 10분 내외 충전에 500km 이상 가능

지난해 일본의 도시바가 단 6분 동안의 충전으로 321km까지 달리는 배터리 개발에 성공했다는 보도가 있었다. 현재 나와 있는 전기차 배터리는 고속충전기를 이용해도 80%까지 충전하는 데 20~40분이 소요된다. 하지만 향후 초고속 충전 기술이 상용화되면 이러한 시간적 제약에서 보다 자유로워질 전망이다. 또 기술의 발전으로 현재 1회 충전에 300km 정도인 주행거리도 향후 500km 이상까지 가능할 것으로 보인다.

차세대 전기차용 배터리로 떠오르고 있는 것은 전고체 배터리다. 배터리 내 리튬이온이 이동하는 전해질을 고체로 만든 배터리인데, 안전성은 물론 충전속도와 주행거리에서 기존 배터리보다 월등한 것으로 알려졌다.

플로 셀 배터리(Flow Cell Battery)도 신개념 전기차 배터리로 연구개발 중이다. 배터리 내부에 있는 전해질액(배터리액)을 외부의 탱크에 담아둬 마치 주유소에서 휘발유를 주유하듯 전해질액을 교체하는 방식이다. 다만 두 기술 모두 상용화하기까지 좀 더 시간이 걸릴 전망이다.

이존하 SK이노베이션 배터리연구소 셀개발실장은 "현재 NCM 811 배터리를 활용해 전기차 주행거리를 500km 이상으로 늘릴 것이며, 2020년까지는 주행거리 700km 이상의 배터리를 개발할 계획”이라고 말했다.

[뉴스핌 Newspim] 정탁윤 기자 (tack@newspim.com)