전고체배터리 개발, 토요타의 카운터 펀치

[서울와이어 김상혁 기자] 자동차업계와 배터리업계가 전고체배터리 개발에 적극적으로 뛰어들고 있다. 전고체배터리는 전해질이 고체로 구성돼 리튬이온배터리의 단점을 보완하는 꿈의 배터리로 불린다.

전고체배터리 개발에 너도나도 가세하는 이유는 차세대 자동차시장이 전기차가 주류가 될 것이란 전망 때문이다. 전기차가 대세가 될 경우 주행가능거리 증가, 안전성 확보가 중요한 경쟁력으로 자리매김한다.

전고체배터리는 전해질이 고체로 구성돼 액체로 구성된 리튬이온배터리 대비 부피가 확연히 줄어든다. 또한 양극과 음극을 겹겹이 쌓아 에너지 고밀도 구현이 가능하다.

고밀도 배터리에 추가적으로 용량을 늘릴 수 있는 부품을 장착해 주행가능거리 증가로 이어진다. 전체적인 배터리 용량은 늘이고 전기차 장착 부피를 줄이면 공간 확보에서도 이점을 얻는다.

전고체배터리는 온도 변화로 배터리가 팽창하거나 충격, 누액 등 배터리 손상 시 리튬이온배터리보다 안전성이 상대적으로 높다. 구조적으로 단단하며 전해질이 훼손돼도 형태를 유지할 수 있다. 액체 전해질은 가연성, 고체 전해질은 불연성으로 화재 위험도 줄어든다.

자동차업계와 배터리업계는 안전하게 멀리, 그리고 효율적인 공간 확보를 위해 전고체배터리 개발에 사활을 걸고 있다.

현대자동차는 배터리 기업 팩토리얼 에너지(Factorial Energy)와 공동 개발 업무협약을 맺고 전략적 투자에 나섰다. 배터리 스타트업 솔리드에너지시스템(Solid Energy Systems, SES)에도 1억달러를 투자하며 전고체 배터리 개발 속도를 내고 있다. GM과 상하이차도 솔리드에너지시스템에 투자해 전기차 시장 선점에 사활을 걸고 있다.

SK이노베이션은 솔리드파워(Solid Power)에 3천만달러를 투자해 공동 개발에 나섰고 LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교와 공동 연구로 상온에서 빠른 속도로 충전이 가능한 전고체배터리 기술을 개발했다고 밝혔다.

치열한 경쟁 속에서 펀치를 날린 곳이 토요타다. 토요타는 9월 배터리 미디어 설명회에서 전고체배터리를 탑재한 프로토 차량을 발표했다. 프로토타입이긴 하지만 세계 최초다. 자동차 번호판도 등록하고 시험 주행도 맞췄다. 상용화를 코앞에 뒀다는 의미다.

토요타는 2030년까지 전기차 배터리 사업에 16조원을 투자한다고 밝혔다. 구체적인 투자 비용과 계획은 밝히지 않았으나 전고체배터리도 포함된다. 꾸준히 배터리 기술에 투자해왔고 하이브리드 차량만 1810만대를 내놓았다. 관련 특허만 1000여 개다.

토요타가 전고체배터리 탑재 프로토 타입을 발표했지만 당장 전고체배터리 상용화가 이뤄지진 않는다. 하지만 적잖은 충격으로 자동차 업계와 배터리 업계의 전고체배터리 개발은 한층 더 속도가 붙을 전망이다.