전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 재계·경영

속보

더보기

[Tech 스토리] '꿈의 전지' 전고체 배터리...2027년 본격 생산

기사입력 : 2022년08월28일 07:04

최종수정 : 2022년08월30일 16:05

전고체 전지, 전해질 '액체→고체'...안전성↑
분리막 등 다른 부품 줄여...무게↓ · 용량↑

기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)'한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 신수용 기자 = '꿈의 전지'로 불리는 배터리가 있습니다. 전고체 배터리입니다. 전고체 배터리가 '꿈의 전지'인 이유는 전기차 업계의 최대 화두인 화재·폭발 위험을 낮추고, 배터리의 부피와 무게는 줄이면서 충전 용량을 늘려 전기차 주행 시간을 획기적으로 늘릴 수 있기 때문입니다.

스마트폰이나 전동 공구, 전기차에 사용하는 배터리 대부분은 리튬이온배터리로 양극(+), 음극(-), 분리막, 전해질이 4대 핵심 요소입니다. 전고체 배터리는 양극(+)과 음극(-)을 오가며 전기를 발생하는 액체 상태의 '전해질'을 고체로 바꾼 전지입니다. 리튬이온배터리엔 액체 상태의 전해질을 갖고 있습니다. 액체 상태의 전해질을 가진 배터리는 온도 변화에 따라 몸체가 부풀거나, 외부 충격에 손상 시 누수로 화재나 폭발 위험이 존재합니다.

리튬이온 배터리(좌)와 전고체 배터리(우)의 구조 [사진=삼성SDI]

전고체 배터리는 고체 전해질이 분리막 역할을 대신하기에 분리막이 따로 없습니다. 분리막은 리튬이온배터리엔 양극과 음극 사이 접촉을 방지하는 일종의 칸막이 역할을 하며 양극과 음극으로 이뤄진 양극재와 음극재를 분리해 쇼트(합선)를 막아줍니다. 

분리막이 손상되면 양극재와 음극재가 접촉해 열이 발생해 화재와 폭발 위험이 커집니다. 전해질이 고체인 전고체 배터리는 구조적으로 단단해 훼손되더라도 그 형태를 유지하기에 안전성이 높습니다. 

전고체 배터리는 에너지 밀도도 높습니다. 폭발이나 화재의 위험성이 낮아져 안전성과 관련된 부품들을 줄이고 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 소재를 추가할 수 있는 등 배터리 내부 공간 활용도가 높아집니다. 이는 더 많은 배터리 모듈과 팩으로 전기차 배터리를 구성할 수 있어 배터리 용량 증감을 가능하게 합니다.

다양한 장점을 가진 전고체 배터리는 전지의 경쟁력을 좌우할 뿐 아니라, 전기차 시장에서의 우위를 결정하기에 배터리∙소재 기업은 물론 완성차 기업들도 개발에 뛰어들고 있습니다. 아직 리튬이온배터리를 대체할 만한 수준의 개발이 완료 단계는 아닙니다. 현재로서는 리튬이온배터리보다 수명이 낮고 가격은 비싸 상용화 수준에 이르지 못했습니다.

LG에너지솔루션 연구원들이 배터리를 점검하고 있다. [사진=LG에너지솔루션]

현재 국내에서 전고체 배터리 상용화에 가장 가까이 다가섰다는 평가를 받은 곳은 삼성SDI로 황화물계 전고체 배터리를 개발하고 있습니다. 삼성SDI는 올해 3월 LG에너지솔루션, SK온 등 배터리 3사 중 가장 먼저 전고체 전지 시험생산 라인인 '파일럿 라인(S라인)' 을 착공하면서 전고체 배터리 양산 채비에 나섰습니다. 2023년에 소형 배터리, 2025년에는 전기차를 포함한 중·대형 배터리의 전고체 관련 기술 검증을 마치고, 2027년부터 본격적 양산에 돌입할 계획입니다.

LG에너지솔루션은 2026년 고분자계 전고체 배터리를 시작으로 2030년에는 황화물계 전고체 배터리를 차례로 시장에 내놓겠다는 로드맵을 갖고 있습니다. 고분자계 전고체 배터리의 경우 하이브리드 형태의 고체 전해질을 개발해 최대 단점을 꼽히는 낮은 이온전도도를 개선할 계획입니다. 이온전도도는 배터리 내부에서 이온이 잘 이동할 수 있는 정도를 뜻합니다.

황화물계 전고체 전지는 공기 중의 수분과 반응해 유독한 황화수소 가스가 생성되는 단점이 있어 이를 막기 위해 내수분성을 높이는 기술 개발을 진행 중입니다. 이 전지는 기존의 습식 공정으로는 제조하기 어려워 높은 가압의 건식 제조 공정도 함께 연구하고 있습니다.

SK온은 2030년 양산이 목표입니다. 현재 미국의 전고체 배터리 스타트업인 솔리드파워와 기존 리튬이온배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 전지를 개발하고 있습니다. 솔리드파워는 연말까지 완성차 업체인 BMW와 포드에 전고체 배터리 시제품을 공급할 계획입니다.

SK온의 모회사인 SK이노베이션은 고무 형태 고분자 전해질을 개발해 네이처(Nature)에 논문이 소개된 이승우 조지아 공대(Georgia Tech) 교수진과 협력해 전고체 배터리를 개발했습니다. 이 교수가 개발한 고체 전해질의 이온전도도는 기존보다 100배 높인 것으로 알려져 있습니다.

aaa22@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
구름 많고 낮 더위...서울·경기 오전 소나기 [서울=뉴스핌] 박우진 기자 = 화요일 10일 전국은 대체로 구름이 많거나 흐리다가 낮에는 무더운 날씨가 나타나겠다. 중부지방과 충남은 오전 한때 소나기가 내리겠다. 기상청과 케이웨더에 따르면, 이날 전국은 서해상에 위치한 고기압의 가장자리에 들겠으나 제주도는 남쪽 해상을 지나는 기압골의 영향을 받겠다. 전국이 구름이 많거나 흐리겠다. 서울과 경기, 강원영서, 충남북부에는 오전 한때 소나기가 오겠다. 예상 강수량은 5~15mm다 아침 최저기온은 17~21도, 낮 최고기온은 22~33도가 되겠다. [서울=뉴스핌] 김학선 기자 = 봄비가 내린 22일 서울 여의도 국회 인근에서 우산을 쓴 시민들이 발걸음을 재촉하고 있다. 기상청은 이날 전국에서 봄비가 내리며 영남은 최대 80㎜, 수도권은 최대 50㎜에 달하는 많은 비가 내릴 것으로 예보했다. 2025.04.22 yooksa@newspim.com 지역별 아침 최저기온은 ▲서울 20도 ▲인천 15도 ▲춘천 18도 ▲강릉 22도 ▲대전 20도 ▲대구 20도 ▲부산 20도 ▲전주 19도 ▲광주 20도 ▲제주 19도다. 낮 최고기온은 ▲서울 26도 ▲인천 20도 ▲춘천 26도 ▲강릉 31도 ▲대전 29도 ▲대구 33도 ▲부산 26도 ▲전주 30도 ▲광주 29도 ▲제주 26도다. 미세먼지 농도는 오전에 세종, 대전, 충북에서 '한때 나쁨'을 기록하겠고, 그 밖의 지역은 '보통'을 나타내겠다. 오후에는 전국이 '보통'이다. 바다의 물결은 동해상에서 0.5~1.5m, 서해와 남해상에서 0.5~1.5m로 일겠다. krawjp@newspim.com 2025-06-10 06:22
사진
민정수석에 검찰 출신 오광수 변호사 [서울=뉴스핌] 유신모 외교전문기자 = 이재명 대통령은 8일 검찰개혁 과제를 수행할 민정수석으로 검찰 특수부 출신의 오광수 법무법인 대륙아주 대표변호사(사법연수원 18기)를 임명했다. 오 수석은 제28회 사법고시에 합격해 사법연수원 18기를 수료했다. 이 대통령, 더불어민주당 정성호 의원 등과 동기다. 26년 동안 검찰에 재직한 특수통으로 꼽힌다. 오광수 대통령실 민정수석비서관 [사진=대통령실] 오 수석은 부산지검에서 첫 근무를 시작해 대전·서울·수원지검을 거쳐 1999년 대검 검찰연구관을 역임했다. 2001년 부부장검사로 승진해 제19대 광주지검 해남지청장을 지냈으며 서울지검 부부장검사, 인천지검 특수부 부장검사, 대검찰청 중수2과장, 서울중앙지검 특수2부 부장검사 등 요직을 두루 거쳤다. 2012년부터는 대구·청주에서 검사장을 지낸 뒤 2015년 법무부 범죄예방정책국장 근무를 끝으로 26년 간의 검찰공무원 생활을 마무리했다. 2020년부터는 법무법인 대륙아주의 대표 변호사로 활동해왔다. 검찰 재직 시 김우중 대우그룹 회장 분식회계 사건, 한보그룹 분식회계 사건, 김영삼 전 대통령의 차남 김현철 씨 비리사건, 마우나 리조트 붕괴사건 등 굵직한 사건을 수사했다. 여권 일각에서 당초 오 수석이 검찰 개혁을 추진할 적임자인지 의문이라는 우려가 제기되기도 했다. 윤석열 전 대통령과 같은 특수부 검사출신인데다 2013년 박성재 전 법무부 장관이 대구고검장으로 재직할 당시 대구지검장을 지낸 이력 때문이었다. 강훈식 대통령실 비서실장은 이 같은 우려에 대해 "이 대통령은 정치 검찰의 가장 큰 피해자"라며 "오 수석의 사법 개혁 의지도 확인했다. 일부 우려하신 분들 걱정 없도록 하겠다"고 밝혔다. ▲1960년 전북 남원 ▲전주고 ▲성균관대 법학 학사 ▲성균관대 대학원 공법 박사 ▲사시 28회 ▲사법연수원 18기 ▲광주지검 해남지청장 ▲인천지검 특수부 부장검사 ▲대검 중수2과 과장 ▲서울중앙지검 특수2부 부장검사 ▲대전지검 서산지청장 ▲수원지검 안산지청장 ▲청주지검장 ▲대구지검장 ▲법무부 범죄예방정책국장 ▲법무법인 대륙아주 대표변호사 ▲성균관대 법학전문대학원 객원교수 opento@newspim.com 2025-06-08 11:15
안다쇼핑
Top으로 이동