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
[단독] 李정부 국정 5개년 책자 나왔다 [서울=뉴스핌] 윤채영 지혜진 기자 = 이재명 정부의 국정운영 5개년 계획이 담긴 책자가 발간된 것으로 20일 확인됐다. 이날 뉴스핌이 확보한 '이재명 정부 국정운영 5개년 계획(안)' 책자에는 123대 국정과제에 대한 주요 내용과 구체적인 입법 방향 등이 담겼다. [서울=뉴스핌] 이재명 대통령이 13일 서울 종로구 청와대 영빈관에서 열린 국정기획위원회 국민보고대회에서 발언하고 있다. [사진=대통령실] 2025.08.13 photo@newspim.com 국정기획위원회가 지난 13일 1호 과제로 발표한 개헌에는 대통령 권력 구조 개편도 포함됐다. ▲4년 연임제 및 결선투표제 도입 ▲감사원 국회소속 이관 ▲대통령 거부권 제한 ▲비상명령 및 계엄 선포 시 국회 통제권 강화 ▲국무총리 국회 추천제 도입 ▲중립성 요구 기관장 임명 시 국회 동의 의무화를 추진하겠다고 명시했다. 또 5·18 광주 민주화운동 정신 등 헌법 전문 수록과 검찰 영장 청구권 독점 폐지, 안전권 등 기본권 강화 및 확대, 지방자치와 균형발전을 위한 논의기구 신설, 행정수도 명문화 등이 개헌 과제로 포함됐다. 개헌을 위한 국민투표법 개정도 추진된다. 헌법불합치 결정을 받은 재외국민 투표 관련 규정을 개정해 국민투표법 위헌을 해소하겠다는 계획이다. 개헌 찬반 투표는 2026년 지방선거나 2028년 국회의원 선거 때 실시하겠다고 명시했다. [서울=뉴스핌] 뉴스핌이 확보한 이재명 정부 국정운영 5개년 계획(안) 책자. 2025.8.20 ycy1486@newspim.com 이번 책자에는 국정기획위가 지난 13일 대국민보고대회에서 공개한 123대 국정과제보다 훨씬 세부적인 내용이 담겼다. 당초 국정위는 이날 국정운영 5개년 계획도 공개하려 했다가, 돌연 비공개 결정을 내렸다. 비공개 결정에는 이재명 대통령의 의중이 강하게 작용한 것으로 알려졌다. 국정위 소속으로 활동했던 한 위원은 뉴스핌과 통화에서 "갑자기 보안을 강조하면서 내부 자료는 절대 공개하지 말라고 했다"며 "이유는 모른다"고 전했다.  ycy1486@newspim.com 2025-08-20 15:55
사진
美, 인텔 이어 삼성도 지분 내놔라? [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 도널드 트럼프 미국 행정부가 반도체법(CHIPS Act)상 보조금을 활용해 인텔 지분 확보를 추진 중인 가운데, 삼성전자와 대만 TSMC 등 다른 반도체 기업에도 같은 방식을 적용하는 방안을 검토 중이라고 로이터 통신이 두 명의 소식통을 인용해 19일(현지시간) 보도했다. 보도에 따르면 하워드 러트닉 상무부 장관은 삼성전자, 마이크론, TSMC 등 미국 내 공장 건설과 투자를 진행 중인 반도체 기업들을 상대로, 조 바이든 전임 행정부 시절 약속된 정부 보조금 제공과 맞바꿔 지분을 확보하는 방안을 모색하고 있다. 현실화하면 글로벌 반도체 업계에 파장이 불가피하다. 미국 정부에 지분을 넘기고 싶지 않다면 보조금을 포기해야 할 수 있는데 이 경우 기업들의 순익 전망과 투자 계획도 차질을 빚을 수 있다. 미국의 산업정책이 정권에 따라 오락가락한다는 업계의 불만과 비난 또한 커질 수 있지만 트럼프 행정부의 성격상 귀담아 들을 가능성은 높지 않다. 러트닉 장관은 CNBC 인터뷰에서 "트럼프 대통령은 미국이 거래에서 실질적 이익을 얻어야 한다고 본다"며 "왜 1천억 달러 규모의 기업에 돈을 줘야 하는가. 우리는 약속한 보조금을 지급하되, 그 대가로 지분을 받아 미국 납세자들에게 혜택을 돌릴 것"이라고 말했다. 트럼프 행정부가 인텔 지분 10%를 확보할 경우 최대 주주가 될 수 있지만, 러트닉 장관은 "경영권에 개입하지는 않을 것"이라고 선을 그었다. 그럼에도 불구하고 이러한 조치는 전례가 없는 것이며, "이는 대기업에 대한 미국의 영향력 확대라는 새로운 시대를 열게 될 것"이란 진단이다.  로이터는 "마이크론은 인텔에 이어 반도체법 보조금을 가장 많이 받는 미국 기업이며, 삼성전자와 TSMC 역시 주요 수혜 대상"이라며 "이번 검토는 미국 정부가 반도체 산업에 대한 직접적 영향력을 확대하려는 움직임"이라고 분석했다. 올해 6월에도 비슷한 조치가 있었는데, 트럼프 정부는 일본제철의 U.S.스틸 인수 승인 조건으로 '황금주(golden share)'를 확보해 주요 경영 결정에 거부권을 행사할 수 있게 됐다. 삼성전자 미국 텍사스주 테일러 공장 건설 현장. [사진=삼성전자] wonjc6@newspim.com   2025-08-20 08:31
안다쇼핑
Top으로 이동