[진격의 K-전기차②] 배터리 기술 어디까지 왔나…400마일 '성큼'

기사입력 : 2020년06월23일 14:21

최종수정 : 2020년06월23일 14:21

리튬이온 배터리, LG화학 전세계 1위…파우치 이어 원통형 공략 나서
삼성SDI, 전고체 배터리 기술로 뒤집기…일본 도요타와 경쟁 승자는

[편집자주] 정의선 현대자동차그룹 총괄수석부회장 주도로 이재용 삼성전자 부회장, 구광모 LG 회장의 전기차 배터리 회동이 잇달아 이루어졌다. 최태원 SK 회장과의 회동 가능성도 높아졌다. 한국 경제를 이끌고 있는 삼성, 현대차, LG, SK 등 4대그룹의 신사업 협력동맹이 오너경영의 결단과 맞물리며 현실화되는 모습이다. 글로벌 경쟁이 뜨거운 전기차와 핵심부품 배터리의 '코리아 어밴져스' 탄생 기대감은 한껏 부풀어 오른다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 전기차 시장이 급성장하며 핵심부품인 배터리의 중요성도 높아지고 있다. 배터리 성능에 따라 주행 가능 거리, 수명, 안전성 등이 결정되기 때문이다. 글로벌 완성차 업체들은 전기차 시장 선점을 위해 보다 발전된 기술을 보유한 배터리 업체에 손을 내밀며 동행을 제안하고 있다.

배터리 업계는 테슬라에 장기간 독점적으로 배터리를 공급해온 일본의 파나소닉과 중국 정부의 전폭적인 지원을 받아온 CATL, BYD 등이 앞서 왔다. 하지만 국내 배터리 3사인 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션이 기술개발에 적극 나서며 세계 완성차 업체들의 러브콜을 받아 빠른 속도로 선두로 올라서고 있다.

◆ 긴 수명·주행거리·안정성 높일 배터리 셀 개발 집중

23일 관련 업계에 따르면 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 수많은 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 모듈이나 팩 형태로 만들어 전기차에 탑재한다. 셀, 모듈, 팩은 배터리를 모으는 단위다. 배터리 셀을 여러 개 묶어 모듈을 만들고 모듈을 여러 개 묶어 팩을 만든다. 전기차에는 최종적으로 하나의 팩 형태로 들어간다.

순수 전기차 BMW i3를 예로 들면 배터리 셀이 총 96개 탑재된다. 셀 12개를 하나의 모듈로 묶고 8개 모듈을 묶어 하나의 팩 형태로 만들어 넣는다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 전기차용 배터리 셀, 모듈, 팩. [사진=삼성SDI 홈페이지] 2020.06.23 yunyun@newspim.com

배터리 업계는 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능 발현을 위한 셀 개발에 집중하고 있다. 단위 부피당 높은 용량, 긴 수명, 주행중 전달되는 충격을 견디고 저온·고온에서도 견딜 수 있는 안정성 향상이 최대 목표다.

◆ 삼성SDI-각형, LG화학‧SK이노-파우치형 주력

이 과정에서 셀의 모양이 납작한 각형, 모양 변경이 가능한 파우치형, 원통형 등으로 나눠진다.

현재 전기차 배터리 1위 업체인 LG화학은 파우치형으로 시장을 선점했다. 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 LG화학 배터리는 올해 1~4월 전세계에 등록된 전기차 배터리 사용량 중 25.5%를 차지해 일본 파나소닉, 중국 CATL 등을 제치고 사용량 1위에 올랐다.

지난 17일 전기차 전략 글로벌 미디어 간담회를 진행한 미국 최대 자동차업체인 제너럴모터스(GM)의 스티브 키퍼 인터내셔널 대표는 2023년까지 최대 22종의 전기차 출시 계획을 밝혔다. 해당 전기차에는 모두 LG화학과 함께 개발한 차세대 배터리 '얼티움(Ultium)'을 탑재한다. 얼티움 배터리는 향후 10년간 GM에서 출시되는 모든 전기차에 탑재될 예정이다.

양사는 각각 약 1조원을 투자해 지난해 말 미국 오하이오주에 배터리 합작법인을 세우고 얼티움 배터리를 개발 중이다. 1회 충전으로 최대 643㎞(약 400마일) 이상을 주행할 수 있는 고밀도·고용량 배터리다.

현대자동차가 13일 경기도 현대모터스튜디오 고양에서 신차발표회를 열고 현대자동차의 첫 글로벌 소형 SUV '코나'를 선보이고 있다. /김학선 기자 yooksa@

LG화학은 고급 전기차 업체인 루시드 모터스와 '루시드 에어' 표준형 모델 배터리 독점 공급을 통해 원통형 공략에도 나섰다. 원통형 배터리는 파나소닉이 미국 테슬라 전기차에 주로 공급해왔다. 하지만 LG화학은 차세대 원통형 배터리로 불리는 '21700' 제품으로 지름 21mm, 높이 70mm, 기존 원통형 '18650' 배터리(지름 18mm, 높이 65mm) 대비 용량을 50% 높이고 성능을 향상했다.

SK이노베이션은 파우치형을 주력제품으로 하고 있다. 김준 SK이노베이션 사장은 지난해 미국 조지아주 공장 기공식에서 자유롭게 형태를 변형할 수 있는 파우치형 배터리에 집중해 오는 2023년까지 글로벌 톱3 배터리 업체로 도약하겠다고 선언했다. 내년부터 출시될 현대차의 전기차 전용 플랫폼 1차분 50만대에 SK이노베이션 배터리가 들어간다.

삼성SDI는 각형을 주력제품으로 한다. 삼성SDI는 지난해 11월 BMW와 약 3조8000억 원 규모의 배터리 셀 공급 계약을 체결했다. BMW는 테슬라에 이어 유럽 전기차 시장 점유율 2위다. BMW에 공급할 배터리에 대해 삼성SDI는 "2021년부터 양산할 5세대 배터리(Gen 5)는 주행 거리를 600km 이상 늘릴 수 있다. 전기차 보급 확대에 도움 될 것"이라며 "5세대 배터리는 배터리 효율 향상 신공법 도입으로 에너지 밀도가 20% 이상 높아지고, kWh당 배터리 원가도 20% 이상 낮아질 것"이라고 했다.

업계에서는 삼성SDI에 대해 LG화학과 SK이노베이션에 비교해 덜 공격적이라는 시선도 있었다. 하지만 삼성SDI 신기술 발표에 깜짝 놀랐다. '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 기술이다.

◆ 리튬이온 배터리 이후 차세대 배터리 기술은

현재 전기차 업계의 관심은 리튬이온 배터리 이후, 차세대 배터리 개발에 관심이 쏠려있다.

삼성SDI이 지난 3월 세계적 학술지 '네이처 에너지'를 통해 공개한 전고체 배터리 관련 신기술에 세계의 이목이 집중된 이유다. 전고체 배터리 상용화를 위해 넘어야 할 난제를 삼성이 세계 최초로 풀었다는 평가다.

[서울=뉴스핌] 심지혜 기자 = 삼성전자 종합기술원 '전고체배터리' 기술 관련 인포그래픽 . [자료=삼성전자] 2020.03.10 sjh@newspim.com

전고체 배터리에는 배터리 음극 소재로 '리튬금속(Li metal)'이 사용되는데 전고체 배터리의 수명과 안전성을 낮추는 '덴드라이트(Dendrite)' 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다. 덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체를 뜻한다. 이 결정체가 배터리의 분리막을 훼손해 수명과 안전성이 낮아진다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기위해 전고체배터리 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 전고체 배터리의 안전성과 수명을 증가시키는 동시에 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있게 한다. 이에 따라 크기도 리튬이온 배터리의 절반 수준으로 줄어든다. 배터리 1회 충전에 800km 주행하고 1000회 이상 재충전이 가능해 전기차 주행거리를 획기적으로 늘릴 것으로 기대된다.

지난달 삼성SDI 천안사업장을 방문한 정의선 현대차 수석부회장이 직접 황성우 삼성종합기술원 사장으로부터 전고체 배터리 기술에 관한 설명을 들은 것으로 알려졌다.

4대그룹 총수. 왼쪽 위부터 시계방향으로 이재용 삼성전자 부회장, 정의선 현대차 수석부회장, 구광모 LG 회장, 최태원 SK 회장.(사진=뉴스핌DB)

배터리 업계 선두를 달리는 LG화학은 정 부회장의 삼성SDI 천안사업장 방문에 체면을 구겼다는 시각도 있다. 지난 22일 LG의 제안으로 이뤄진 현대차그룹과 LG그룹 수뇌부간 회동에서는 LG화학이 미래 배터리 기술로 개발중인 장수명 배터리, 리튬-황 배터리, 전고체 배터리 등을 적극적으로 소개했다.

장수명 배터리는 현재 배터리보다 5배 이상 더 오래 사용해도 성능이 유지되는 배터리이다. 리튬-황 배터리는 양극재로 황탄소 복합재를, 음극재로 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게당 에너지 밀도가 기존 리튬이온배터리대비 2배 이상 높고 주행거리도 획기적으로 확대될 것으로 기대된다.

다만 업계에서는 전고체 배터리 기술은 일본의 도요타를 최대 견제 대상으로 여긴다. 도요타는 전고체 배터리 관련 특허233개로 전체 특허의 50% 가까이 확보하고 있다. 2022년 상용화를 목표로 1조5000억엔(약 16조원)을 투자해 일본 후지산 인근 연구소에서 200여명이 연구·개발중이다.

yunyun@newspim.com

사진

일라이 릴리, 먹는 비만 약 임상 성공적 [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 주사 없이 하루 한 알로 체중을 감량할 수 있는 비만 치료제가 현실로 다가오고 있다. 미국 제약사 일라이 릴리는 17일(현지시간) 현재 회사가 개발 중인 경구용 GLP-1 작용제 '오포글리프론'의 임상 3상 시험에서 체중 감량과 혈당 조절 두 마리 토끼를 모두 잡는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 임상은 제2형 당뇨병 환자를 대상으로 40주간 진행됐다. 최대 용량을 복용한 환자들은 평균 체중의 7.9%(약 7.3kg)를 감량했으며, 시험 종료 시점에도 체중 감량이 멈추지 않아 체중 감량 정체기에 도달하지 않은 것으로 확인됐다. 일라이 릴리는 "이번 결과는 주사제에 버금가는 수준이며, 안전성과 내약성 또한 긍정적으로 평가됐다"고 설명했다. 일라이 릴리 로고 [자료=로이터] 다만, 당뇨병 치료의 핵심 지표인 혈당 조절 효과(A1c)는 1.3~1.6%포인트 개선에 그쳐, 일부 애널리스트들이 기대한 1.8~2.1% 수준에는 못 미쳤다. 하지만 위약군이 0.1% 감소에 그친 점을 고려하면 의미 있는 개선이라는 평가다. 부작용은 대부분 경미하거나 중간 정도의 위장 장애였으며, 최대 8%의 환자만이 부작용으로 치료를 중단했다. 업계에서는 하루 한 번 복용하는 특성상 주사제보다 부작용이 클 것이라는 우려가 있었지만, 실제 데이터는 이를 크게 웃돌지 않았다. 오포글리프론은 기존 주사제인 오젬픽(Ozempic), 위고비(Wegovy) 등과 달리 펩타이드가 아닌 비펩타이드 경구 약물로, 체내 흡수가 더 용이하고 식이 제한이 필요 없는 것이 강점이다. 또한 제조 공정이 간단하고 대량 생산이 가능해 글로벌 수요 대응에도 유리하다는 평가다. 일라이 릴리는 올해 말 비만 치료제로 먼저 허가 신청을 할 계획이며, 당뇨 치료제는 2026년 허가를 목표로 하고 있다. 현재 진행 중인 임상은 총 7건(당뇨병 5건, 비만 2건)으로, 경쟁사인 아스트라제네카와 로슈, 바이킹 테라퓨틱스보다 최소 3년 이상 앞선 상황이다. 전문가들은 GLP-1 계열 비만 치료제 시장이 2030년대 초 1500억 달러(약 200조 원) 규모로 성장할 것으로 보고 있으며, 이 중 경구형 약물만 500억 달러 이상을 차지할 것으로 내다본다. 글로벌 공급난 해소와 주사제 대체 가능성을 모두 갖춘 오포글리프론이 상용화될 경우, 일라이 릴리가 시장 주도권을 확고히 할 것이라는 전망도 나온다. 이 같은 보도 내용에 이날 뉴욕 증시 오전 거래에서 일라이 릴리(LLY)의 주가는 16% 넘게 급등하고 있다. koinwon@newspim.com 2025-04-17 22:56

사진

이재명 "국회·대통령실, 세종 이전 추진" [서울=뉴스핌] 윤채영 기자 = 이재명 더불어민주당 6·3 대통령선거 예비후보는 17일 "세종을 행정수도의 중심으로 완성하겠다"며 국회의사당과 대통령 집무실을 세종으로 완전 이전하겠다고 약속했다. 이 대표는 이날 자신의 페이스북에 "국회 세종의사당과 대통령 세종 집무실을 임기 내 건립하겠다"며 "국회 본원과 대통령 집무실의 세종시 완전 이전도 사회적 합의를 거쳐 추진하겠다"고 공약했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 이재명 더불어민주당 대선 경선 후보. 2025.04.16 mironj19@newspim.com 이 예비후보는 이날 충청 지역 공약 로드맵을 제시했다. 세종은 행정수도로, 대전은 세계적 과학 수도로 만들겠다고 했다. 대전에 대해서는 "대덕연구특구를 글로벌 과학기술 혁신클러스터로 전환하겠다"며 "글로벌 융합연구 네트워크를 강화하고, 인재 양성 인프라 확충을 지원하겠다"고 했다. 이 예비후보는 대전연구특구를 "AI와 우주산업 중심지로 키우겠다"며 "'스마트시티 국가시범도시' 전략과 연계해 세종을 스마트·디지털 행정 허브로 만들겠다"고 약속했다. 또 삭감된 R&D 예산은 대폭 늘리겠다고 했다. 충청권에는 대전(AI·우주산업)~세종(스마트행정)~충북(바이오·반도체·이차전지)~충남(디스플레이)를 잇는 첨단산업벨트 구축을 약속했다. 이 예비후보는 "보령‧태안‧당진에 있던 석탄화력발전소 폐쇄 지역을 태양광·풍력·그린수소 등 재생에너지 중심지로 전환하는 지역 지원 특별법을 추진하겠다"며 "논산, 계룡에 국방 관련 기관을 유치해 스마트 국방산업 발전을 지원하겠다"고 강조했다. 이 예비후보는 "충북 내륙은 휴양·힐링 관광벨트로 발전시키겠다"며 ▲청주~증평~진천~음성까지 이어지는 관광·휴양지 조성을 지원 ▲충주호와 단양8경은 호반 관광·휴양벨트로 연결하고, 소백산~속리산~장령산~민주지산을 잇는 백두대간 탐방벨트 조성 지원을 약속했다. 아울러 "청주공항을 확장하고, 사통팔달 광역 교통망을 구축하겠다"며 ▲청주국제공항에 민간전용 활주로 신설 ▲충남 서산~천안~청주~경북 울진을 잇는 중부권 동서횡단철도 조기 확정 등을 약속했다. [서울=뉴스핌] 국회사진취재단 = 이재명 더불어민주당 대선 예비후보. 2025.04.14 photo@newspim.com 다음은 이 예비후보가 페이스북에 올린 충청 지역 공약 전문이다. <이재명 경선후보 페이스북 게시용 충청 지역공약> "대한민국 균형발전의 심장, 충청을 행정‧과학 수도로 만들겠습니다" 충청은 국토의 중심이자 대한민국의 심장입니다.수도권과 남부권을 잇는 전략적 요충지입니다.충청의 심장이 힘차게 뛰어야, 대한민국 경제의 혈맥이 살아납니다. 수도권 집중으로 지역은 소외되고, 기회는 편중됐습니다.국가가 나서야 합니다. 균형발전은 선택이 아닌 생존의 문제입니다.충청에 맞는 산업을 배치하고, 과감한 투자로 새로운 미래를 만들어야 합니다.저 이재명, 진짜 균형발전에 앞장서겠습니다. 충청을 '행정·과학 수도'로 조성해,대한민국 균형발전의 중심축으로 삼겠습니다. 세종은 명실상부한 행정수도로, 대전은 세계적 과학수도로 만들겠습니다.충북은 미래산업의 중심지로, 충남은 환황해권의 거점으로 완성하겠습니다. 첫째, 세종을 행정수도의 중심으로 완성하고 제2차 공공기관 이전을 조속히 추진하겠습니다. 국회 세종의사당과 대통령 세종 집무실을 임기 내 건립하겠습니다.국회 본원과 대통령 집무실의 세종시 완전 이전도 사회적 합의를 거쳐 추진하겠습니다.중단(2019년)된 공공기관 이전을 조속히 재개하겠습니다. '무늬만 혁신도시'가 아닌 실질적 기능을 갖추겠습니다.대전과 충남 혁신도시에는 지역 경쟁력을 고려한 공공기관을 유치하겠습니다.충북혁신도시는 중부내륙 성장거점으로 키우겠습니다. 둘째, 대전을 한 차원 높은 과학 수도로 만들겠습니다. 대덕연구특구를 글로벌 과학기술 혁신클러스터로 전환하겠습니다.글로벌 융합연구 네트워크를 강화하고, 인재 양성 인프라 확충을 지원하겠습니다. 삭감된 R&D 예산은 대폭 늘리고, 연구자와 기술자 정주 여건도 개선하겠습니다.성과 지원을 두텁게 해 무너진 연구 생태계를 다시 일으키겠습니다. 셋째, 충청권에 첨단산업벨트를 구축하겠습니다. 대전(AI·우주산업)~세종(스마트행정)~충북(바이오‧반도체‧이차전지)~충남(디스플레이)을 잇는 유기적인 첨단산업벨트를 구축하겠습니다. 대전 대덕연구특구는 AI와 우주산업 중심지로 키우겠습니다.'스마트시티 국가시범도시' 전략과 연계해세종을 스마트‧디지털 행정 허브로 자리매김하겠습니다. 충북은 K-바이오스퀘어를 조기 조성해글로벌 바이오산업 클러스터로 육성하겠습니다.이차전지‧반도체사업 분야는 R&D와 인력 양성 인프라를 강화해초격차 경쟁력 확보를 지원하겠습니다. 충남은 국제 경쟁력과 생산성을 갖춘,미래형 디스플레이 산업 메카로 만들겠습니다.국산화 기술개발을 지원하고, 핵심 소재‧부품기업을 육성하겠습니다.혁신공정 플랫폼 등 인프라도 갖춰차세대 디스플레이 기술 확보를 지원하겠습니다. 보령‧태안‧당진에 있던 석탄화력발전소 폐쇄 지역을태양광‧풍력‧그린수소 등 재생에너지 중심지로 전환하는지역 지원 특별법을 추진하겠습니다.논산, 계룡에 국방 관련 기관을 유치해 스마트 국방산업 발전을 지원하겠습니다. 넷째, 환황해권 해양관광벨트와 충북 휴양‧힐링 관광벨트를 조성하겠습니다. 서해안 해양 생태를 복원하고, 가로림만 해양정원 조성을 지원하겠습니다.해상교량 건설로 서해안 관광도로망을 완성하겠습니다.서천 브라운필드는 재자연화를 거쳐 생태관광 명소로 탈바꿈시키겠습니다. 서산 부남호와 간월호는 해수 유통 등 역간척 사업으로 생태계를 복원하고, 해양신도시 개발도 함께 지원하겠습니다.금강 하구에 해수를 들여 자연성을 회복할 수 있도록입법과 제도개선으로 뒷받침하겠습니다. 충북 내륙은 휴양·힐링 관광벨트로 발전시키겠습니다.도민의 뜻을 모아 미호강 수질을 개선하고, 청주 ~ 증평 ~ 진천 ~ 음성까지 이어지는 관광·휴양지 조성을 지원하겠습니다.충주호와 단양8경은 호반 관광 ‧ 휴양벨트로 연결하고, 소백산~속리산~장령산~민주지산을 잇는 백두대간 탐방벨트 조성도 지원하겠습니다. 다섯째, 청주공항을 확장하고, 사통팔달 광역 교통망을 구축하겠습니다. 청주국제공항에 민간전용 활주로를 신설해, 중부권 거점공항이 되도록 지원하겠습니다.충남 서산~천안~청주~경북 울진을 잇는중부권 동서횡단철도는 조기에 확정하겠습니다.충북선‧호남선 고속화를 서둘러 X자형 강호축 철도망을 완성하겠습니다. 대전~세종~오송~청주공항을 연결하는충청권 광역급행철도(CTX)는 적기에 착공하고,GTX의 천안‧아산 연장도 신속히 추진하겠습니다. 잠실 또는 동탄에서 청주공항까지 이어지는수도권내륙 광역철도도 빠르게 추진하겠습니다. 우선 사업 대상지로 선정된 대전조차장 부지를 시작으로,대전 도심 철도 지하화를 단계적으로 추진하겠습니다.서해대교 인근 교통정체 해소를 위해 제2 서해대교 건설을 적극 검토하겠습니다. 존경하는 충청권 시민, 도민 여러분!저는 늘 현장에 답이 있다는 신념으로 '가능성'을 '현실'로 만들어 왔습니다.자부심 넘치고 행복한 도시 충청을 만들겠습니다. 4개 시도가 하나 되어 통합경제권을 만들고 함께 성장할 수 있도록 적극 지원하겠습니다.충청이 살면 대한민국이 살 것입니다. 이제부터 진짜 대한민국, 지금은 이재명입니다. 감사합니다. ycy1486@newspim.com 2025-04-17 09:55