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中 CATL "2027년 전고체배터리 소량 생산"

중국 배터리 기업 CATL이 전기차용 전고체 배터리 양산 시기를 최소 3년 이후로 봤다. 28일 중국 언론 졔몐신원에 따르면 CATL의 우카이 수석과학자는 이날 CIBF 선진배터리첨단기술토론회에 참석해 "CATL의 목표는 2027년에 전고체 배터리 소량 생산을 할 수 있는 수준에 이르는 것"이라고 밝혔다. CATL이 전고체 배터리 양산 시기를 공개적으로 밝힌 것은 이번이 처음이다. 전고체 배터리는 기존 액체 리튬 배터리와 달리 고체 전해질 소재를 사용하는데, 높은 안전성과 에너지 밀도, 높은 전력 및 온도 적응성을 가져 차세대 배터리 기술로 꼽힌다. CATL의 전고체 배터리 기술 수준이 3년 이내 완성 수준에 근접하도록 하는 것이 목표라는 것이 그의 설명이다. 그는 "만약 기술과 제조 성숙도로 평가한다면, CATL의 전고체배터리 연구개발 수준은 1~9점 중 4점 수준"이라며 "2027년 7~8점 수준에 이르는 것이 목표"라고 전했다. 대량 생산을 위해서는 원가 등 문제가 있다고 시인했다. 우 수석과학자는 현재 전고체 배터리 전해질의 후보인 폴리머, 산화물, 황화물 등 세 가지 중 어느것도 완벽하지 않다고 평가했다. 황화물이 빠르게 발전하고 있어 가장 먼저 양산될 가능성이 높고, CATL이 R&D에 투자하고 있는 분야다. 토요타 역시 황화물을 선택해 기술을 개발하고 있다. 그에 따르면 황화물 전해질은 전도성이 높고 가공성이 좋지만 물에 노출되면 유독가스가 발생하고 생산 및 준비 과정도 복잡해 비용이 많이 든다. 다만 전고체 배터리에 대한 기대감은 표했다. 우 수석과학자는 "현재 액체 리튬 배터리의 에너지 밀도가 350Wh/kg에 달하지만 이를 더 높이는 것은 어렵다"며 "전고체 배터리의 에너지밀도는 500Wh/kg에 이를 것"이라고 봤다. 앞서 CATL의 청위췬 회장도 올초 고체 배터리에 대한 생각을 밝히며 "전기차 고체 배터리 상용화에는 아직 수 년의 시간이 걸릴 것"이라며 "발전을 저해하는 여러 요소가 있다"고 언급했다. 그럼에도 청 회장은 고체 배터리를 지지하는 입장이라며 10년 간 관련 영역에 투자해왔다고 부연했다. 고체 배터리의 최근 기술은 아직 충분치 않으며 내구성과 안전 문제가 있다는 게 그의 생각이다. 그가 제기한 상용화시 문제점은 재료, 충전 및 방전 중 리튬 부풀음, 사고시 안전 문제 등이다. 재료의 경우 순수한 리튬 금속을 양극 전극으로 사용하는 사용하는 경우에야 큰 이점이 있지만 아직 이러한 화학물질의 시장 출시가 어렵다는 점이 문제다. 리튬이 부푸는 문제는 배터리 손상을 가져오고 배터리 수명을 단축시켜 충전 주기가 10회 정도 밖에 되지 않는다. 자동차 사고로 배터리가 파열될 경우 리튬이 공기 중 습기와 반응할 수 있다는 문제도 있다. CATL은 대학 등과 광범위하게 협력하고 있으며, 천 명에 가까운 인력으로 전고체 배터리 및 신규 시스템 배터리 개발을 추진하고 있다고 밝혔다.

2024.04.29 08:32유효정

LG화학, 美 팩토리얼에너지와 전고체 배터리 동맹

LG화학이 전고체배터리 소재 개발을 위해 미국 배터리 전문 업체 팩토리얼에너지와 손잡았다. 전고체 배터리는 전해질을 고체로 대체했기 때문에 폭발이나 화재 위험성을 획기적으로 줄여 '꿈의 배터리'라 불린다. 국내외 배터리 기업들이 차세대 배터리로 낙점하고 개발이 한창이다. 24일(현지시간) 일렉트렉 등에 따르면 LG화학과 팩토리얼에너지가 전고체 배터리 소재 개발을 가속화하기 위한 양해각서(MOU)를 체결했다. 프로젝트가 성공적으로 완료되면 양사는 전략적 파트너십을 유지하기 위해 기술 라이선스와 재료 공급에 대해 추가 논의하기로 합의했다. 팩토리얼에너지는 전고체 배터리를 개발 중인 스타트업이다. 앞서 메르세데스-벤츠, 스텔란티스, 현대기아차 등 글로벌 자동차 업체들과 공동 개발 계약을 맺었다. 황시유 팩토리얼 최고경영자(CEO)는 “긴밀한 공급망 파트너십이 이러한 전환을 가속화하는 데 도움이 될 것이라고 믿는다"며 "LG화학과 함께 전기 자동차의 미래를 여는 핵심 전고체 배터리 기술 개발을 추진하고 있다"고 말했다. LG화학은 본업인 양극재 사업 외에도 분리막, 도전재, 바인더 등 다양한 배터리 소재를 생산하고 있으며, 차세대 변화에 대응하기 위해 퓨어 실리콘 음극재, 전고체 배터리 전해질 등 신소재 R&D를 적극 추진하고 있다. 이종구 LG화학 최고기술책임자(CTO)는 “이번 협력을 통해 차세대 배터리 분야 기술 리더가 될 것”이라며 “팩토리얼의 차세대 배터리 분야 축적된 경험과 LG화학의 우수한 소재 기술력을 통해 전고체 소재 확보가 기대된다”고 했다.

2024.04.25 10:38류은주

삼성SDI, '세계 전기차 학술대회·전시회' 참가

삼성SDI는 23일부터 나흘간 서울 강남구 코엑스에서 개최되는 제37회 세계전기자동차 학술대회 및 전시회(EVS37)'에 참가해 전세계 석학들에게 미래 전기차용 배터리 기술을 선보인다고 밝혔다. EVS는 1969년부터 글로벌 전기차 업계 및 학계의 연구진이 한데 모이는 전시회로 '세계 전기차 올림픽'으로도 불린다. 한국에서는 2002년(부산), 2015년(경기도 고양) 개최 이후 올해 세 번째로 열린다. 2015년에 이어 두 번째로 참가하는 삼성SDI는 지난 전시보다 규모를 2배 확대한다. 오는 2027년 양산을 목표로 하고 있는 전고체 배터리와 9분 초급속 충전, 20년 이상 초장수명 특성 등 미래 전기차 시장을 선도할 혁신 기술들을 대거 전시하고 '초격차 기술력'을 강조한다. 특히 전고체 배터리를 부스 전면에 내세워 삼성SDI의 무음극 기술과 에너지 밀도(900Wh/L) 등 특장점과 양산 로드맵을 전시했다. 전기차 대중화의 핵심 기술로 꼽히는 초급속 충전과 초장수명 기술도 공개한다. 삼성SDI는 9분 만에 80%까지 충전이 가능한 초급속 충전 기술을 2026년, 20년간 사용 가능한 초장수명 배터리 기술을 2029년 양산 목표로 개발할 계획이다. 올해 행사의 주요 주제 중 하나인 열폭주 현상 관련해 삼성SDI의 열확산 방지 솔루션도 주목된다. 충격이나 화재로 인한 고열과 가스 발생시 각형 배터리의 벤트(배출구)로 빠르게 배출하여 배터리 간 열 전파를 최소화하는 기술이다. 이 외에도 삼성SDI는 46파이 등 신규 제품 라인업과 에너지 밀도는 높이고 비용은 줄인 셀투팩(CTP) 등 배터리 기술력도 공개할 예정이다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 "전고체 배터리와 초급속 충전, 초장수명 특성 등 미래 배터리 핵심 기술 확보를 위한 노력이 순조롭게 진행중"이라며, "삼성SDI의 초격차 기술력을 바탕으로 향후 글로벌 전기차 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다. 부스 한편에는 삼성SDI의 ESG 경영 내용도 전시된다. 해당 공간에서는 2차전지 업계 최초로 인증받은 탄소발자국 내용과 RE100 실천 계획 등 지속가능한 기술 발전을 고민하는 삼성SDI의 노력을 확인할 수 있다.

2024.04.23 08:31김윤희

KETI, 전고체전지 차세대 양극 기술 개발 성공

한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 전고체전지의 에너지·출력 특성을 개선하는 건식 전극용 첨가제 기술을 개발하고 연구 결과를 국제 저명 학술지에 게재했다고 17일 밝혔다. 전고체전지는 기존 리튬이온전지의 양극과 음극 사이를 채우고 있는 액체 전해질을 고체로 바꾼 전지다. 폭발 위험이 없어 안전하면서도 기존 전지보다 에너지 밀도가 높아 국제적으로 기술 상용화를 위한 원천 기술 확보의 경쟁이 치열하다. 전고체전지에 적용할 수 있는 건식 전극은 습식 제조할 때 쓰는 용매를 사용하지 않아 양극과 음극 활물질층을 두껍게 쌓아 올린 '후막 전극' 구현이 가능하지만, 높은 압력으로 인해 전극 내 기공이 발생해 에너지 밀도가 낮아지는 문제점을 해결해야 하는 게 관건이었다. KETI 차세대전지연구센터(센터장 유지상)는 건식 전극의 제조 공정에서 입도(입자의 크기)가 제어된 리튬염(LiPO2F2) 소재 첨가제를 혼합해 황화물계 전고체전지용 양극을 얇게 구현, 동일 부피당 높아진 용량과 출력 특성을 확보했다. 기술 개발을 주도한 김현승 박사에 따르면 연구진은 고체전해질보다 미립인 전극 첨가제를 설계해 투입함으로써 전극 기공도를 줄였고 해당 입자가 양극 표면에서 보호 피막을 형성하는 특성까지 복합적으로 형성해 전고체전지의 고에너지 밀도 성능 자체를 총체적으로 개선하는 데 성공했다. 또 리튬염 첨가제를 도입해 전극의 화학-기계적 안정성을 개선, 양극 균열 발생과 표면 부반응을 줄였다. 이번 연구 결과는 에너지화학 분야의 세계적인 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials, IF=29.698)' 최신호(4/12 발간)에 게재됐다. 논문의 교신저자인 조우석 수석연구원(박사)은 “전고체전지의 급속 충전 성능을 확보하기 위한 대부분의 연구가 높은 이온 전도도를 가지는 고체전해질 소재에 집중돼 있지만, 양극과 음극재 구현 기술 역시 중요성이 크다”며 “KETI는 단입자 형태의 NCM 양극재 기술, 석출형 음극재 공정기술 등 전고체전지 분야 차세대 소재 기술을 다수 보유하고 있다”고 밝혔다. 유지상 KETI 차세대전지연구센터장은 “KETI는 일련의 양극재 기술을 융합해 리튬이차전지 2배 수준의 전극 용량인 양극 후막 기술을 적용, 4분 충전에 85% 이상 충전이 가능한 양극 극판 기술을 확보했다”며 “센터는 해외 우수 기술을 넘어서는 핵심 원천 기술을 지속 확보해 국내 전고체전지 상용화에 주력하겠다”고 말했다. 한편, 이번 연구 성과는 산업통상자원부·한국산업기술기획평가원의 지원을 받은 자동차산업기술개발 사업으로 이뤄졌다.

2024.04.17 10:33주문정

中, '꿈의 배터리' 전고체 기술 추격 고삐

전기차 대중화의 장벽 중 하나로 꼽히는 안정성 문제를 해결해 줄 전고체 배터리 기술 경쟁이 본격화하는 양상이다. 리튬이온 배터리는 금속으로 만들어진 양극과 음극, 그사이 공간을 채우는 전해질(액체)로 채워져 있다. 전고체 배터리는 전해질을 고체로 대체했기 때문에 폭발이나 화재 위험성을 획기적으로 줄여 '꿈의 배터리'라 불린다. 전기차를 비롯한 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전고체 배터리는 2027년 본격적인 시장이 형성돼 2030년에는 약 53조원 규모로 커질 것으로 예상된다. 15일 업계에 따르면 최근 중국 국영기업 광저우자동차그룹(GAC)이 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 2026년 출시한다고 밝혔다. 삼성SDI와 도요타가 목표로 하는 상용화 시점(2027년)보다 1년이나 빠르다. 삼성SDI는 오는 2027년까지 전기차용 전고체 배터리를 450Wh/kg 수준으로 개발하겠다고 밝혔다. 지난 1월 중국 전고체 배터리 산학연 협동 혁신 플랫폼(CASIP)이 출범하면서 중국 업체들이 전고체 배터리 개발과 양산 시점을 2030년으로 목표로 했는데, 이보다 한참 앞선 일정이기도 하다. ■ 배터리 업계, GAC 전고체 배터리 기술에 의구심 GAC는 자사가 선보일 전고체 배터리가 400Wh/kg 이상의 에너지 밀도 갖추고 주행 가능 거리가 1천km이상이라고 밝혔다. 리튬 이온 배터리에 비해 질량 에너지 밀도가 50% 이상, 체적(부피) 에너지 밀도가 52% 이상 증가했다는 설명도 덧붙였다. 일반적으로 리튬이온전지 에너지 밀도 한계치는 350Wh/kg 수준으로 평가된다. 현재 킬로당 300와트시 수준 배터리가 상용화되고 있는데, 이를 뛰어넘는 에너지 밀도를 갖춘 셈이다. 다만, 전고체 배터리는 황화물계·산화물계·폴리머계 등으로 나뉘는데 GAC는 자사 제품이 '100% 고체 전해질을 갖춘 배터리'라고 할 뿐 어떤 계통인지에 대해서는 언급하지 않았다. 시장조사업체 SNE리서치는 황화물계가 전고체 배터리 주류가 될 것으로 전망하기도 했다. 최근 중국 정부 산하 국책 연구기관 중국과학원은 전기차를 위한 전고체 배터리를 개발해 내후년 양산할 계획이라고 밝혔다. GAC가 선보이는 제품이 황화물계 전고체 배터리일 가능성도 배제할 수 없는 셈이다. 중국 언론 등에 따르면 연구진은 20Ah 황화물 전고체 배터리 몰딩 생산라인 구축을 준비하고 있으며, 전후방 협력업체와 기술 개발 및 검증 과정을 밟고 있다. 칭다오에너지연구소는 이미 킬로그램 급 황화물 전해질 생산 파일럿 생산라인을 구축한 것으로 전해진다. 하지만 아직 국내 배터리 업계에서는 중국 업체들 기술력에 의구심을 내비추고 있다. 업계 한 관계자는 "과거에도 전고체 배터리라고 발표했지만, 반고체 배터리인 경우가 있었다"며 "진짜 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시하는 지는 지켜봐야 알 것 같다"고 말했다. 중국 전기차 업체 니오는 상반기 중 전고체 배터리의 과도기 형태인 반고체 배터리를 탑재한 전기차를 선보일 예정이다. 지난달 720Wh/kg의 에너지 밀도를 갖춘 전고체 배터리 프로토타입 셀 개발을 발표한 테일런뉴에너지는 한 번 충전으로 약 2천km를 주행할 수 있다고 밝혔지만, 전기차 탑재 계획은 밝히지 않았다. ■ "상용화 제품 나와봐야 中 기술력 알 수 있을 것" 배터리 업계 전문가들은 중국의 기술력이 빠르게 높아지고 있는 것은 사실이나 실제 제품이 나와봐야 제품 경쟁력을 판단할 수 있을 것으로 전망한다. 전고체 배터리는 아직 해결해야 할 기술적인 문제가 많기 때문이다. 전고체 배터리 상용화를 위해서는 원가 절감도 관건이다. 일본 과학기술진흥기구는 전고체 배터리 제조 비용이 기존 리튬이온 배터리보다 425배나 높은 것으로 추산하기도 했다. 황화물계 전고체 배터리는 가장 높은 이온전도도를 보유하고 있어 높은 에너지 밀도로 구현할 수 있는 것이 장점이지만, 공기 중 수분과 반응해 유해가스인 황화수소가 생성되는 단점이 있다. 산화물계 전해질은 황화물계보다는 리튬 이온 전도도가 낮은 편이지만, 전기화학적 안정성이 우수하다. 폴리머계는 기존 액체 전해질 기술과 유사해 활용도가 높고, 제조 공정도 비슷하기 때문에 비용 경쟁력을 갖추고 있다. 각각 장단점이 다른 셈이다. 이로 인해 최근 연구 트렌드도 황화물계와 산화물계 시스템을 혼합하려는 시도들도 늘고 있다. 차세대 배터리 연구를 진행 중인 한 전문가는 "황화물계와 산화물계를 혼용하거나 폴리머계와 황화물계를 혼용하는 등 다양한 조합으로 최근에 연구가 많이 되고 있다"며 "전고체 배터리 기술력은 어느 국가에서 첫 시제품이 나오는지를 보면 알 수 있을 것"이라고 말했다. 이어 "중국에서 배터리 관련 많은 논문을 내고 있지만, 각국 기업마다 노하우 기술들이 있기 때문에 논문 수가 높은 기술력을 의미하지는 않는다"며 "국내 기업들이 황화물계 연구를 많이 해서 관련 자료는 많지만, 산화물계나 폴리머계 관련 정보는 파악이 어렵기 때문에 중국의 기술 수준을 지금으로서는 판단하기 쉽지 않다"고 덧붙였다.

2024.04.15 17:18류은주

덕산퓨처셀, 반고체 2차전지 관련 원천특허 유럽서 취득

덕산퓨처셀은 핵심 IP 확보 및 이를 기반으로 하는 전고체·반고체 전지 사업 진출을 위해 이번에 유럽에서 발명의 명칭 '이차전지용 복합고체 전해질 및 이의 제조방법' 에 대해 특허를 취득했다고 15일 밝혔다. 덕산퓨처셀이 취득한 특허는 반고체 이차전지에 대한 원천 특허로서 한국, 미국, 일본에 이어서 유럽에서도 특허성을 인정 받은 것으로 알려졌다. 이러한 덕산퓨처셀의 특허는 리튬 산화물계, 리튬 황화물계, 나시콘, 나트륨산화물계 고체전해질, 비정질 이온전도도 물질 등의 이온 전도성 세라믹 물질에 전해액이 소액 주입되는 반고체 전지 타입을 모두 포함하는 것으로 알려졌다. 또한 덕산퓨처셀은 상기 이온전도성 세라믹 물질을 양극과 음극에 더블 코팅되는 다층 구조에 대해서도 원천특허를 소유하고 있다. 덕산퓨처셀은 확보한 IP(지식재산권) 기반을 토대로 개발한 산화물 전고체 파우더 소재를 이용해 반고체전지 및 리튬이온전지, 리튬메탈전지의 분리막 성능 개선 및 덴트라이트 방지에 의한 전지 성능 및 안전성 개선 등을 목표로 양산기술을 개발하고 있다. 또한 메이저 소재·배터리사와도 MTA(물질이전계약) 체결을 진행 중이며, 산화물 반고체 전지에 대한 상업화기술을 확보하기 위해 협업하기로 했다. 한편 덕산퓨처셀은 반도체·디스플레이 소재, 이차전지 첨가제 전문 기업인 덕산테코피아의 연결종속회사다.

2024.04.15 09:00장경윤

中 "황화물 전고체 배터리, 2026년 양산"

중국 정부 산하 국책 연구기관인 중국과학원에서 전기차를 위한 전고체 배터리를 개발해 내후년 양산할 계획이다. 11일 중국 언론 펑파이신원에 따르면 중국과학원 칭다오생물에너지연구소는 우졘페이 연구원이 이끄는 첨단에너지 저장 재료 및 기술연구그룹이 황화물 전고체 배터리 적층 공정 문제를 해결했다고 밝혔다. 황화물 전고체 배터리를 대형 차량 배터리로 적용하기 위한 제조 공정의 난제를 해결하고, 황화물 소프트팩 배터리 적층 기술의 중요한 돌파구를 마련했다고 설명했다. 화화물 고체 전해질은 액체 전해질에 필적하는 전도성을 가지면서 고온(60도씨)에서 산화와 저온에서 응고가 없는 등 장점을 갖고 있다. 이에 황화물 전고체 리튬 배터리는 높은 에너지 밀도와 고배율 성능을 동시에 가지면서 전기차 전원 공급을 위한 최선의 방책으로 대두된다. 중국과학원 연구진의 다중 적층 파우치 배터리는 300회 사이클 후에도 용량 저하가 거의 없이 성능 테스트가 진행되고 있는 것으로 알려졌다. 최근 연구진은 20Ah 황화물 전고체 배터리 몰딩 생산라인 구축을 준비하고 있으며, 전후방 협력업체와 기술 개발 및 검증 과정을 밟고 있다. 2026년까지 황화물 전고체 배터리 세계 최초 양산을 목표로 하고 있다. 중국 언론 중궈정췐바오에 따르면 중국과학원 칭다오에너지연구소는 이미 킬로그램 급 황화물 전해질 생산 파일럿 생산라인을 구축했다. 연구진은 황화물 전해질 설계 및 리튬 음극 계면 안정성에 관한 연구 결과를 국제 저널 'ACS 어플라이드 매트리얼스앤인터페이스'에 게재했다. 논문에서 연구진은 Li3PS4 황화물 전해질의 낮은 이온 전도도와 리튬 음극 계면 불안정성 문제를 위해 이중 원소 공동 도핑 황화물 고체 전해질을 제안했다. 전고체 배터리는 높은 안전성과 에너지 밀도 등 장점을 바탕으로 기존 전해질 배터리의 짧은 수명 및 발화 등 문제를 해결할 것으로 기대되고 있다.

2024.04.12 08:30유효정

中 GAC 전기차용 "진짜 전고체 배터리 발표"

중국 자동차 기업 GAC가 전고체 배터리를 개발해 공개한다. 10일 중국 언론 IT즈자에 따르면 GAC 아이온(AION)이 오는 12일 전고체 배터리를 발표한다고 밝혔다. GAC 아이온은 중국 GAC그룹의 전기차 기업이다. GAC 아이온의 전기차 브랜드 하이퍼(Hyper)의 이 배터리는 100% 고체 전해질을 채용했다. ▲초고에너지 밀도 ▲초강력 안전성 ▲넓은 온도 범위 등 특성을 갖고 있으며 대량 생산이 가능하다고 소개됐다. 공개된 포스터에서 GAC는 전고체 배터리가 "진짜 곧 온다"는 문구를 달아 관심을 모았다. 지난해 11월 GAC는 '2026년 전고체 배터리를 차량에 탑재할 것'이라고 밝힌 바 있다. 이어 올해 2월 초 공개된 배터리 개발 최신 진행 상황에 따르면, 에너지 밀도가 350Wh/kg을 초과하며 같은 중량에 3배의 전력량을 제공할 수 있다. GAC 아이온의 연구실은 지난해 전고체 배터리의 새로운 기술을 발표하고 수명 감쇠를 50% 줄이면서 150사이클 후에도 배터리 용량을 90% 유지시킨다고 밝히기도 했다. 배터리 연구개발 책임자에 따르면 회사는 고급 실리콘 음극 기반의 전고체 베터리 에너지 밀도를 300WH/kg에서 350Wh/kg으로 높였다. 연구실은 고체 전해질 성분의 특수 설계를 통해 음극 표면에 계면 완충층 형성을 유도했다. 이를 통해 계면의 저항을 낮추고 안정성을 높였다. 그간 전고체 배터리는 초고에너지밀도, 고온에 견디는 안전성, 내천공성 등 장점을 바탕으로 차세대 전기차 배터리로 불려왔다.

2024.04.11 08:34유효정

'전고체' '리튬황' 차세대 배터리 상용화 어디까지 왔나

현재 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리를 두고 LG에너지솔루션, 삼성SDI 등 국내 배터리셀 기업 간 경쟁이 후끈 달아오르고 있다. LG에너지솔루션은 리튬황 배터리와 전고체 배터리, 삼성SDI는 전고체 배터리를 중심으로 고객사들과 구체적인 사양 논의를 진행 중이다. 25일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 개최된 'NGBS 2024' 세미나에서 양사는 이같은 사업 현황을 발표했다. 차세대 배터리는 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 높아 그만큼 같은 용량 대비 무게가 가볍고, 수명은 더 늘어날 뿐 아니라 안정성도 개선되는 방향으로 개발되고 있다. 양사 발표에 따르면 고사양 전기차와 도심항공교통(UAM), 고고도 무인기 등에 활용하려는 논의가 한창이다. 전고체 배터리의 경우 상용화 예상 시점만 놓고 보면 삼성SDI가 2027년으로, LG에너지솔루션의 2030년보다 앞선다. 이에 대해 LG에너지솔루션은 기술력이 상대적으로 뒤처지는 것이 아닌, 더 높은 완성도를 위한 보수적인 전망치라며 견제구를 던지기도 했다. 전고체 배터리에 대해 일관적으로 내비치는 입장이다. ■ 배터리가 비행 연료 대체…LG엔솔 '고고도 무인기·UAM 탑재 논의” 이날 세미나 발표자로 나선 김석구 LG에너지솔루션 상무는 회사가 개발 중인 리튬황 배터리의 우수성을 강조했다. 발표에 따르면 리튬이온 배터리의 경우 2030년까지 에너지 밀도 목표치가 300Wh/kg에 그치는 데 반해, 리튬황 배터리는 현 기술 수준으로도 400~500Wh/kg를 구현할 수 있다. 배터리 부품인 양극재 가격도 30~40% 가량 절감할 수 있다는 내부 계산이다. 김석구 상무는 리튬황배터리에 대해 고고도 무인기에 탑재하는 방안을 고객사와 논의 중이라고 밝혔다. 김 상무는 “무인기 날개에는 태양 전지판이 있어 낮엔 이를 활용해 비행 상태를 유지하고, 밤에는 배터리 힘으로 비행을 해야 한다”며 “최대 충전 용량을 하루에 다 쓴다 치면, 200번 충전에 6개월을 사용할 수 있는데 400~500Wh/kg에, 200회 이상 사용이 OEM 요구 조건”이라고 말했다. UAM도 리튬황배터리 공급 논의를 진행 중이다. 김 상무는 “저희로선 출력이 극대화된 전기차로 간주하고 있다”며 “OEM 요구 조건은 최소 350Wh/kg에 에너지 출력 밀도는 1.5 이상인데, 현재 고사양 전기차가 같은 밀도에 280~300Wh/kg의 성능을 보인다”고 설명했다. 마찬가지로 개발 중인 전고체 배터리에 대해선 “가압을 높게 가져갈 수 있는 시스템도 연동돼 개발이 돼야 한다”며 “보수적 관점에서 완벽한 제품을 목표로 개발을 하고 있기 때문에, 양산 시점이 늦어진다고 실망하지 않으셨으면 좋겠다”고 말했다. 전고체 배터리 공급 시장으론 전기차를 우선으로, 향후 에너지저장장치(ESS)와 선박 등의 시장도 검토하고 있다고 덧붙였다. ■ '전고체' 치고 나가는 삼성SDI ”2027년 양산 의심한 적 없어” 세미나 발표에서 고주영 삼성SDI 부사장은 "완충 시간 등 현재 리튬이온 배터리 성능 한계를 감안할 때, 내연차와 동일한 주행 경험을 제공할 수 있는 기술을 살펴본 결과가 전고체 배터리"라며 "최고사양 전기차 시장 공략을 목표로 하고 있다"고 밝혔다. 전고체 배터리는 액체인 전해질을 고체로 변경하면서 분리막이 설계 구조에서 빠지는 등 기존 리튬이온 배터리보다 부피, 무게 측면에서 유리하다. 삼성SDI는 오는 2027년까지 전기차용으로 전고체 배터리를 450Wh/kg 수준으로 개발하겠다는 방침이다. 삼성SDI는 전고체 배터리 샘플을 고객사들에 제출해 품질 평가를 받고 있다. 고 부사장은 일반적으로 배터리가 130도 이상부터 전압이 떨어지는 반면, 전고체 배터리는 170~180도부터 성능 하락이 나타났다고 밝혔다. 고 부사장은 "현재 샘플은 파우치 형태인데, 이를 각형으로 바꿔달라는 고객 요구가 많고 이렇게 바꾼다고 하면 성능이 더 개선될 수 있다"며 "170~180도에서 파우치 외장재가 녹아 문제가 발생한 것이기 때문"이라고 설명했다. 고 부사장에 따르면 회사는 전고체 배터리를 각형으로 양산할지 검토 중이다. 향후 배터리 공법을 확정하면, 양산 능력을 갖춘 '마더라인'으로 전고체 배터리를 양산한다는 계획이다. 고 부사장은 "전고체 배터리 탑재 전기차가 내연차보다 우수한 경험을 제공함에 따라 전기차의 대중화를 이끌어내기 위해선 시장 혁신에 도전할 OEM이 필요하다"며 "당초 전고체 샘플을 OEM 세 곳에 제출했는데, 인터배터리 이후 샘플을 요청한 회사들이 늘어서 활발히 논의 중"이라고 밝혔다. 이어 "연구 개발 조직이 전고체 배터리 상용화 팀으로 소속이 옮겨졌는데, 많은 의미를 담고 있다"며 "2027년이라는 양산 목표 시점에 대해 저희는 의심을 해본 적이 없다"고 덧붙였다. 공급망 준비 상황에 대해선 "우리나라 위주로 구축해 해외 의존도 낮추려고 노력하는 상황"이라고 언급했다.

2024.03.25 15:33김윤희

최윤호 삼성SDI 사장 "북미 단독 공장 설립 준비"

삼성SDI가 북미 현지 배터리 생산 규모를 확대하기 위해 고객사와의 합작법인(JV) 설립 확대, 자체 공장 설립 등을 준비하고 있다고 밝혔다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 20일 정기 주주총회 이후 기자들과 만나 이같이 답했다. 최 사장은 경쟁사 대비 미국 생산능력(CAPA)이 적다는 질의에 "지속적으로 (시장이) 성장할거니까 JV도 확대할 예정이고, 단독 공장도 준비할 예정"이라고 했다. 회사는 최근 미국 자동차 기업 GM과 차세대 원통형 46파이 배터리를 양산할 것으로 알려졌다. 최 사장은 "GM과는 지난해 3월 MOU 때부터 각형 배터리와 원형 배터리를 모두 양산하는 것으로 준비했다"며 "그런 밑그림은 지속되고 있다"고 설명했다. 전고체 배터리 기술 경쟁력은 업계에서 압도적인 수준이라고 강조했다. 삼성SDI는 오는 2027년 양산을 목표로, 올 상반기 전고체 배터리 투자 규모를 결정할 계획이다. 현재는 고객사 몇 곳에 샘플을 제출해 평가를 받고 있다.

2024.03.20 10:57김윤희

전고체전지 스타트업 솔리비스, 200억 규모 시리즈B 투자유치

이차전지 소재 기업 솔리비스가 공장설립을 위한 200억원 규모 투자를 유치했다. 황화물계 고체전해질 전문기업 솔리비스는 기술보증기금, 코스피 상장기업, 벤처투자사, 증권사, 금융사 등 국내 유수 대기업과 기관투자사 10여곳으로부터 200억원 규모 시리즈B 투자를 마무리했다고 19일 밝혔다. 솔리비스는 2020년 설립 이후 2021년 시리즈A를 유치하고 총 150억원을 투입해 경기도 하남미사지구에 중앙연구소와 파일럿 생산시설을 구축한 데 이어, 이번에 200억원 규모 시리즈B 투자유치를 완료함에 따라 대량생산을 위한 공장설립에 총력을 기울일 방침이다. 솔리비스는 자사 고체전해질은 자체 개발한 합성 방법을 통해 원가경쟁력에서도 상대적 우위를 점할 수 있을 것이라 전했다. 솔리비스는 이번 투자유치를 통해 충분한 실탄을 확보함에 따라, TF팀을 가동해 양산공장 설립을 본격 추진하고, 연구소 내 파일럿 생산시설 증설도 병행할 예정이다. 또 R&D와 전문인력을 확충하고, 이차전지 제조사와 자동차 OEM 등으로 매출 확대도 박차를 가한다. 신동욱 솔리비스 대표는 "지난해 사상 최악의 투자환경에도 불구하고 시리즈B 투자유치에 성공한 것은 솔리비스의 '전고체전지용 고체전해질' 양산 기술이 시장을 석권할 최고 혁신 기술임을 자본시장에서 인정받은 쾌거"라며 "2030년 전고체전지 소재 분야에서 글로벌 1위 기업을 목표로 매진할 것"이라고 자신감을 표했다. 솔리비스는 전고체전지 연구소 기반 혁신 기술기업으로, 자체 기술력으로 세계적인 수준의 고체전해질 양산 원천기술과 관련 특허를 다수 보유하고 있다. 신동욱 대표는 미 렌셀러 공과대학교 재료공학 박사로, 20여 년간 한양대학교 신소재공학부 교수로 재직하며 전고체전지를 연구해 온 석학이다. 국내 최초로 전고체전지 국책연구과제를 수행하는 등 전고체전지와 고체전해질 분야 전문가다.

2024.03.19 09:01류은주

한·중·일, 전고체 배터리 개발에 사활…2027년 기술력 승부

한국, 중국, 일본 등 각국에서 리튬이온 배터리의 한계를 뛰어넘을 '전고체 배터리' 개발이 한창이다. 공통적으로 오는 2027년이 양산 시점으로 거론되고 있어 향후 각각의 기술력의 진가를 살펴볼 수 있을 전망이다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용해 리튬이온 배터리에 내재된 화재 위험이 낮고, 저온에서의 성능 저하도 크지 않다. 배터리 설계 상 에너지 밀도도 리튬이온 배터리보다 높게 구현할 수 있다는 장점이 있다. 18일 업계에 따르면 각국에서 진행되는 전고체 배터리 출시 시점이 2027년쯤으로 전망되고 있다. 우리나라 배터리셀사 중에선 삼성SDI가 가장 이른 시점에 전고체 배터리를 양산할 계획이다. 삼성SDI는 전고체 배터리 양산 시점을 2027년으로 잡았다. 회사는 지난해 말 전고체 배터리 사업화 추진팀을 신설했고, 현재는 전기차 제조사들과 양산 라인 투자 계획을 논의 중이다. 정부도 국내 업체들의 전고체 배터리 개발을 지원할 계획이다. 산업부는 올 하반기부터 전고체 배터리를 비롯한 유망 배터리 3종에 대한 R&D 사업에 2028년까지 1천172억원을 투자한다. 특히 R&D 사업에 배터리셀사 뿐 아니라 소재, 부품, 장비 기업이 모두 참여하게 해 관련 생태계를 두루 육성한다는 방침이다. 중국에선 그 동안 CATL, 위라이온 등 현지 배터리 업체들이 전고체 배터리보다는 중간 단계인 반고체 배터리에 집중해온 모습이었다. 그러나 지난 1월 중국 전고체 배터리 산학연 협동 혁신 플랫폼(CASIP)이 출범하면서 중국 업체들이 전고체 배터리 개발에 본격적으로 뛰어들 것으로 예상되고 있다. CASIP는 산학연 협력을 촉진하는 조직으로 업계 전문가와 기업, 대학, 연구기관, 지자체 등이 참여한다. 현지 자동차 기업과 CATL, BYD 산하 핀드림스배터리, CALB, 패러시스에너지, 에스볼트, 이브에너지 등 현지 주요 배터리 기업이 참여한다. 참여사 중 6곳이 글로벌 전기차 배터리 제조사 중 상위 10곳에 등재돼 있다. CASIP가 목표로 한 전고체 배터리 개발 및 양산, 공급망 구축 시점은 오는 2030년이다. 다만 이보다 더 빠르게 상용화가 이뤄질 수도 있다는 전망도 나왔다. 중국 중신증권은 중국산 전고체 배터리가 전기차에 탑재되는 등 본격 상용화되는 시점이 2027년 이후가 될 것으로 전망했다. 다만 이를 위해선 기술적 난제, 충분한 가격 경쟁력 확보 등 과제를 해결해야 한다고 덧붙였다. 일본 기업으로는 토요타가 전고체 배터리를 이르면 2027년 출시할 계획이라고 밝힌 상태다. 회사는 아이치현 공장에서 전고체 배터리를 개발 중이다. 특히 전고체 배터리 관련 특허를 1천개 이상 보유해 기술력이 우수한 것으로 평가된다. 단 아직까지 대량 생산 시 배터리 소재의 품질 관리 측면에선 개선이 필요하다고 첨언했다. 각국 양산 계획을 고려하면 비슷한 시기에 전고체 배터리를 잇따라 선보일 것으로 예상된다. 전고체 배터리의 경우 원재료 가격이 비싸 출시 시점엔 상당한 고가로 판매될 것이란 게 중론이다. 이 때는 제조사 모두 규모의 경제 형성에 따른 가격 인하를 기대하기 어려울 전망이다. 때문에 가격 경쟁력보다는 기술의 완성도에 초점이 모일 것으로 보인다. 업계 관계자는 "전고체 배터리는 출시 초반에는 프리미엄 제품을 타겟으로 출시될텐데, 이 시장은 가격 저항성이 크지 않다"며 "배터리의 품질과 생산 수율 등 기술 경쟁력이 우위를 판가름하게 될 것"이라고 점쳤다.

2024.03.18 16:56김윤희

'폭발위험 없는 배터리 "성큼"

폭발·화재 위험 없는 전고체전지 상용화에 한 걸음 다가선 새로운 공정 기술이 개발됐다. 차세대 휴대폰 배터리 활용 가능성을 높인 연구 결과물이다. 한국전기연구원(KERI) 은 차세대전지연구센터 소속 박준우 박사와 성정환 연구원(UST KERI 캠퍼스 학생 연구원)이 공정 과정과 비용은 절반 이하로 줄이고, 품질은 2배 이상 높인 '고체전해질(황화물계) 입도 제어 및 습식 합성 공정' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. ■개발이유 전고체전지는 양(+)극과 음(-)극 사이에서 이온을 전달하는 '전해질'을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 하지만, 고체전해질은 전고체전지(특히 양극(+))에 활용되려면 입자 크기가 머리카락 굵기의 100분의 1에 해당하는 수 마이크로미터 수준으로 매우 작아야 한다. 그동안 국내외 많은 연구진이 다양한 방법으로 제조했던 고체전해질은 입자가 커서 기계적인 분쇄 등 별도의 공정이 필요했다. 이 과정에서 시간적·물리적 비용 소모가 드는 것은 물론, 분쇄로 인한 고체전해질의 성능 저하는 상용화를 막는 큰 걸림돌이었다. ■개발성과 연구팀은 단순한 공정만으로 미세하고 이온 전도도까지 높은 고체전해질을 대량으로 생산하는 기술을 개발했다. 연구팀은 미세한 원재료(황화리튬 등)를 도입하고, 각각의 물질이 화학 반응으로 발생시키는 '핵 생성(Nucleation)' 속도를 제어해 최종 생성물의 입도를 크게 줄이는 방법을 활용했다. 복잡한 과정 없이 간단한 습식 합성 공정만으로 미세한 고체전해질을 제조할 수 있게 된 것이다. 이러한 화학적 조성 제어로 결과물의 이온 전도도는 기존 고체전해질 공정(고에너지 볼밀링을 통한 '건식 합성' 및 분쇄)보다 약 2배 이상(2mS/cm -> 4.98mS/cm) 높았다. ■향후계획 관련 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지 분야 국제 저명 학술지인 '에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)'의 3월호 논문으로 게재됐다. 학술지의 영향력을 평가하는 'JCR Impact Factor'는 20.4로, 해당 분야 상위 5.2%에 속한다. 성과의 특허 출원 등을 다수 확보한 KERI는 관련 기술이 전고체전지 업계의 많은 관심을 받을 것으로 보고, 수요 기업을 적극 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다. KERI 박준우 박사는 “원재료의 적절한 선택과 화학 반응의 확실한 제어로 탄생한 연구원만의 '단순 공정'으로 고체전해질을 미세화하기 위해 진행됐던 복잡하고 비싼 공정을 건너뛸 수 있게 됐다”라며 “매우 간단해진 공정에도 고체전해질의 품질은 훨씬 뛰어나 양산화·상용화를 위한 '기업 접근성'과 '효율성'을 모두 확보했다”라고 전했다. 이 연구는 KERI 기본사업과 산업부의 '나노융합혁신제품기술개발 지원 사업'으로 수행됐다. 한편 KERI는 '특수 습식합성법(특허받은 특수 첨가제를 통해 10분의1 수준의 저렴한 원료(출발물질)로도 고체전해질을 대량 생산하는 기술)' 제조 공정 기술도 보유했다.

2024.03.18 10:53박희범

정부, '전고체' 등 차세대 배터리 R&D 추진

정부가 전고체 배터리와 리튬메탈 및 리튬황 배터리 등 3가지의 유망 배터리 개발에 오는 2028년까지 1천172억원을 투입할 계획이다. 지난해 보급형 제품인 리튬인산철(LFP) 배터리 기술개발 사업을 추진한 데 이어 차세대 배터리로 R&D 영역이 확대되는 것이다. 산업통상자원부는 안덕근 장관이 11일 민관합동 배터리 얼라이언스에 참석해 올해 핵심 과제들을 점검하고 향후 대응 방향을 논의했다고 밝혔다. 이 자리에서 배터리 3사 등은 민‧관 합동 차세대 기술개발 사업의 필요성에 공감하고 참여 의사를 밝혔다. ■"화재 예방&무게 혁신"…전고체·리튬메탈·리튬황 배터리 R&D 하반기 착수 리튬이온전지의 에너지 밀도 한계치는 킬로당 350와트시 수준으로 평가된다. 현재 킬로당 300와트시 수준 배터리가 상용화되고 있어 기술적 한계에 도달하고 있다는 게 정부 분석이다. 이런 한계를 극복할 차세대 배터리 기술이 향후 시장을 선도할 것이란 전망이다. 현재 개발되는 차세대 배터리들은 사용하는 소재와 공법에 따라 다양한 조합이 가능해 개별 기업이 모든 필요 기술을 개발하고 적정한 기술 포트폴리오를 확보하기 어렵다. 이에 정부 과제로 유망 기술 3개 분야에 대한 개발 사업이 추진된다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 이용해 화재 발생 가능성을 획기적으로 줄여 '꿈의 배터리'라 불리고 있으며 전기차를 비롯 많은 분야에 활용 가능하다. 리튬메탈 배터리는 음극소재에 흑연 대신 리튬메탈을 사용해 에너지 밀도와 수명 개선이 기대된다. 특히 흑연을 사용하지 않아 공급망 안정화를 기대할 수 있다. 리튬황 배터리는 양극소재에 리튬이 아닌 황을 사용해 기존 배터리보다 가볍다. 때문에 도심항공교통(UAM) 등 기체의 무게가 중요한 도심항공용으로 적합할 것으로 전망된다. 정부는 차세대 배터리 개발 사업 과제를 다음달 공고한 뒤 상반기 중 평가를 거쳐 하반기부터 사업에 착수할 방침이다. ■보급형 R&D 지원 사업 LFP 이어 나트륨 배터리로도 확대 이날 얼라이언스에서는 차세대 배터리 외에도 올해 민‧관이 함께 추진할 다양한 주제들이 논의됐다. 보급형 배터리 개발을 위해 배터리 3사와 에코프로, 엘앤에프 등은 LFP 제품 관련 투자를 진행 중이다. 산업부는 지난해 LFP 배터리에 이어 올해 나트륨 배터리 기술 개발 사업도 추진해 민간의 기술 확보를 지원할 계획이다. 나트륨 배터리는 에너지 밀도는 낮지만, 가격이 저렴하고 수명이 길어 보급형 시장에서 주목받고 있다. 정부는 올해 나트륨 배터리 핵심 소제와 셀 제조 기술 개발 사업에 착수해 오는 2027년까지 282억원을 지원할 계획이다. 우리나라 배터리 기업들은 올해 총 9조원 이상의 자금을 설비와 연구개발(R&D)에 투자할 예정이다. 이 중 설비 투자에 총 7조 1천억원이 투입될 예정이다. 주요 설비로는 차세대 배터리 파일럿 라인, 4680 원통형 배터리 생산라인, LFP 양극재 생산라인, 흑연 가공 등 음극재 생산라인 등이 있다. 정부는 기업들의 국내 투자 지원 정책으로 인·허가 신속 처리를 위한 패스트트랙을 운영한다. 전력ˑ용수ˑ폐수ˑ도로 등 4대 인프라를 중심으로 지원 규모를 확대하고, 지원 가능 인프라를 확대하기 위해 고시 개정을 추진한다. 금융 지원 측면에선 산업은행, 기업은행, 신용보증기금 등이 올해 5조 9천억원 규모 정책금융을 공급할 예정이다. 안덕근 장관은 올해 민‧관이 함께 풀어야 할 과제로 ▲차세대 배터리 기술개발 ▲보급형 제품 개발 ▲인플레이션 감축법(IRA) 등 통상현안 대응 ▲국내 투자를 통한 공급망 자립화 ▲배터리 전주기 순환체계 구축 등 5대 과제를 제안했다. 이런 과제들을 해결하기 위해 이번 얼라이언스를 시작으로 민‧관 소통과 협력을 더욱 강화해나가겠다고 밝혔다.

2024.03.11 14:00김윤희

미래기술 선점 둘러싼 K-배터리社 묘한 신경전

국내 최대규모 배터리 전시회 '인터배터리 2024'에서 신기술 경쟁을 펼친 국내 주요 배터리3사 (LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온)간 묘한 신경전에 관심이 모아지고 있다. 8일 업계에 따르면 국내 배터리 3사는 '꿈의 배터리'로 불리는 차세대 전고체 배터리 양산과 급속 충전 기술 등 업계 주요 트렌드 기술과 관련해 조금씩 다른 전략을 드러냈다. 삼성SDI는 2027년까지 전고체 배터리를 양산하겠다는 로드맵을 처음으로 밝혀 주목받았다. 배터리 3사 중에서 가장 빠른 일정이다. 삼성SDI는 지난해 말 전고체 배터리 사업화 추진팀을 꾸렸다. 올해부터 2026년까지 샘플을 제작해 납품하고, 2027년 본격 양산에 나선다는 계획이다. 반면 LG에너지솔루션은 시간이 조금 더 걸리더라도 완성도 높은 제품을 선보이기 위해 서두르지 않겠다는 입장이다. LG에너지솔루션은 양산 시점을 2030년 이후로 보고 있다. 김동명 LG에너지솔루션 사장은 6일 개막식 행사에서 취재진의 전고체 배터리 관련 질문에 "미래 기술이다 보니 완성도가 높고 실제 적용할 수 있는 제품을 준비하고 있다"며 "시간이 좀 걸리더라도 제대로 된 제품을 내놓으려 한다"고 강조했다. 전일 열린 더 배터리 콘퍼런스 기조연설에서 김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자(CTO)도 "제대로 된 연구와 개발을 하고자 하는 니즈가 있기 때문에 경쟁사보다 양산 시점이 조금 늦다"며 "그만큼 난이도가 높다고 이해하면 될 것 같다"고 언급했다. 한 배터리 업체 임원은 "(삼성SDI)가 실제 판매할 수 있는 제품을 양산할지는 두고 보면 알 것"이라며 의미심장한 말을 남기기도 했다. ■ 급속충전 기술 뽐낸 삼성SDI·SK온…LG엔솔 "우리도 다 하고 있다" 전일 콘퍼런스에서는 3사 모두 '급속 충전' 기술과 관련한 발표도 있었는데 3사마다 같은 듯 다른 시각으로 접근했다. 먼저 LG에너지솔루션 측은 급속충전 기술을 너무 빨리하면 에너지 밀도가 떨어지는 만큼 '메인스트림(주류제품)'은 20~30분 충전에 주행거리 500~600km라고 강조했다. 김 CTO는 "충전 시간이 짧으면 짧을수록 좋겠지만, 중요한 것은 급속충전을 하면서도 에너지 밀도를 손해 보지 않는 것"이라고 강조했다. 경쟁사들이 초급속 충전 기술을 강조한 것과 대비되는 모습이다. 올해 인터배터리 행사에서 삼성SDI는 9분 만에 8%에서 80%까지 셀 충전이 가능한 초급속 충전 기술을, SK온은 18분 만에 10%에서 80%까지 충전할 수 있는 '어드밴스드 SF 배터리'를 선보였다. 삼성SDI는 2026년까지 초급속 충전 배터리를, 2029년까지 초장수명 배터리를 내놓을 계획이다. 고주영 삼성SDI 부사장은 "9분 충전에 600㎞를 가는 배터리는 내연기관과 동등하다고 볼 수는 없지만 통계를 내봤더니 한번 충전에 200㎞ 이상을 주행하는 소비자는 극소수"라며 "5분 충전에 300㎞ 주행거리를 확보하면 소비자 99.6%를 커버할 수 있는 수준"이라고 말했다. SK온 역시 초급속 충전 기술 개발에 열을 올리고 있다. 이존하 SK온 연구위원(부사장)은 "오는 2030년에 10분 만에 급속 충전이 가능한 제품을 내놓는 게 목표다"며 "충전 시간이 9분보다 줄면 에너지 밀도가 감소해 10분을 기술적 천장으로 보고 있다"고 설명했다. SK온은 니켈 함량과 음극 내 실리콘 첨가량을 각각 늘려 2026년 700㎞, 2030년 800㎞(1회 충전 기준) 주행을 가능하게 하겠다는 계획이다. 이 부사장은 "5분 충전으로 300㎞ 주행이 가능한 수준이면 충분할 것으로 예상한다"며 "7분 급속 충전 기술은 SK온도 2년 전 개발을 완료했다"고 언급했다. 삼성SDI와 SK온이 급속충전 기술을 강조한 만큼 개막식날 김동명 사장은 해당 기술에 대한 질의를 받았다. 김 사장은 "더블레이어라든지 실리콘 음극재 활용 등 업계에서 많이 논의되는 기술은 모두 검토 중"이라며 "다 (타사에)뒤처지지 않게 하고 있다"고 말했다. ■ 경쟁사 부스 둘러 본 CEO들 '긴장 모드' 앞서 6일 개막식 후 VIP 투어에서 배터리 업계 CEO들은 경쟁사 부스를 방문할 때 고개를 끄덕이며 집중해서 설명을 들었다. 부스 투어가 끝나고 난 후 경쟁 제품을 둘러본 소감을 묻자, 김동명 LG에너지솔루션 사장은 “마음속으로 '긴장해야겠다'하는 부분도 있었다”고 답했다. 최윤호 삼성SDI 사장도 부스를 둘러본 후 "더욱 긴장해야겠다"는 소감을 밝혔다. 부스를 찾은 구자은 LS그룹 회장은 임직원들에게 "전기차 소재부터 부품, 충전까지 수많은 기업이 지난해보다 더욱 더 첨단 기술로 무장한 것을 보면서 우리 LS 또한 EV 생태계에 정진하며 그룹 내 사업 역량을 결집하고 시너지를 창출해 다가오는 미래에 대비하자"고 즉석에서 주문했다.

2024.03.08 15:30류은주

삼성SDI가 점친 내연차 앞선 전기차 배터리 원년은

삼성SDI가 내연차 성능을 넘어설 수 있는 전기차 배터리 개발을 오는 2029년경으로 전망했다. 현 시점에서 전기차는 주행 거리가 300~400km 정도로, 600km를 달릴 수 있는 내연차보다 짧다. 충전 시간도 5분 남짓인 주유 시간과 비교했을 때 약 25분 정도로 길다. 내연차보다 앞선 성능을 보이기 위해선 전기차 주행 거리를 좌우하는 배터리 에너지 밀도가 높아지고, 충전 속도를 높이는 기술 고도화가 이뤄져야 한다. 삼성SDI는 이런 측면에 주목해 향후 전기차 주행 거리를 600km까지 늘리고, 완충 시간을 9분까지 줄이는 배터리를 개발할 방침이다. 각국 배터리 관련 규제 강화 흐름을 고려해 수명도 20년까지 보장하는 방향으로 기술 개발을 진행 중이다. 고주영 삼성SDI 부사장은 7일 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2024' 부대행사로 열린 '더배터리 컨퍼런스' 기조연설을 맡아 회사 전기차 배터리 개발 전략을 이같이 소개했다. 목표로 한 완충 시간 자체만 놓고 보면 내연차보다 두 배 이상의 시간이 소요된다. 그럼에도 이를 목표치로 잡은 이유는 90% 이상의 운전자들이 하루 100km대 거리를 주행하고 있기 때문이다. 고주영 부사장은 “주행 거리 600km인 전기차라고 치면 절반만 충전해도 300km를 달릴 수 있어 대부분의 소비자 니즈를 충족할 수 있다”며 “9분의 절반인 4~5분만에 300km 주행 가능한 충전이 가능하다는 계산으로 내연차와 동등한 경험 만족도를 제공할 수 있겠다고 판단했다”고 설명했다. 전기차 배터리 규제 흐름과 관련해선 미국 캘리포니아주 대기환경위원회(ARB)가 오는 2026년부터 적용한다고 발표한 규제안을 들어 설명했다. 현재는 전기차 배터리에 대해 8~10년 이상의 기능 유지, 10만 마일 이상 주행거리 지원, 성능 보장기간 이후 잔존 주행거리 60~70% 이상 등의 규제가 적용되는 편이다. ARB는 이보다 더 강력한 규제안을 내놨다. 10년 이상 기능 유지, 15만 마일 이상 주행 거리 지원, 성능 보장기간 이후 잔존 주행거리는 70% 이상으로 규정했다. 이에 따라 자동차 제조업체(OEM)들의 배터리 수명 요구사항이 강화되고 있다는 설명이다. 고 부사장은 “내연차의 경우 엔진 수명이 15년 정도이고, 전기차는 모터 수명 20년, 배터리 수명은 10년 정도”라며 “배터리 수명이 20년으로 늘어난다면 중간에 배터리를 교체할 필요가 없어 OEM과 배터리 회사, 사용자 모두 이익이 많아지게 된다”고 첨언했다. 내부적으로 판단한 결과 수명 20년 수준의 배터리 개발은 오는 2029년께 가능할 것으로 전망했다. 단계적으로 오는 2027년 16년을 보장하는 배터리를 출시하고, 2029년에 20년 보장 배터리를 출시할 계획이다. 고 부사장은 “수명 개선을 위한 셀 설계는 원가 증가 문제만 있지, 기술적 문제는 없는 상황”이라며 “소비자와 자동차 OEM 입장에서 선택지가 늘어나면서 결과적으로 전기차가 내연차와 동등한 경험을 제공할 수 있게 될 것”이라고 예상했다. 삼성SDI가 배터리 에너지 밀도 고도화 측면에서 공들이는 것이 전고체(All solid) 배터리다. 회사는 오는 2027년 양산을 목표로 하고 있다. 고 부사장은 “반고체가 아닌 전고체 배터리는 분리막을 구조에서 제외할 수 있기 때문에 에너지 밀도를 좀더 높여 리터 당 900와트(Wh/L), 킬로 당 400와트 이상의 성능을 낼 수 있다”며 “보다 가벼워지기 때문에 전기차가 주차 타워 이용을 제한 받거나, 뒷좌석이 좁게 빠지는 등의 문제 해결에 기여할 수 있다”고 강조했다. 삼성SDI는 전고체 배터리 샘플을 지난해 12월 OEM 3곳에 제출하고 평가를 받고 있다. 3~4년에 걸쳐 OEM과 공동 개발 작업을 해야 전고체 배터리 기반 전기차가 출시될 수 있기 때문에 오는 2027년이란 양산 목표 계획을 맞추기 위해선 올 상반기 양산 라인 투자 계획 등을 확정해야 한다. 고 부사장은 “양산 라인 대형화도 준비해야 하고, 공급망 구축도 준비 중인 상황”이라고 덧붙였다.

2024.03.07 14:18김윤희

김제영 CTO "韓 배터리 역사=LG엔솔이 걸어온 길"

"LG에너지솔루션은 지난 30년 간 패스파인더(선구자)에서 퍼스트무버, 그리고 리딩 기업으로 성장해왔습니다. 이제는 글로벌 QCD(퀄리티·코스트·딜리버리)에서 1등이 되고자 합니다." 김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자(CTO)는 7일 '인터배터리 2024' 콘퍼런스에서 기조연설을 통해 배터리 기술력에 대한 남다른 자부심을 보였다. 김 CTO는 "지금까지 LG에너지솔루션이 걸어온 길이 한국 리튬이온전지(LiB)가 걸어온 길이라고 확신한다"라며 "리튬이온전지와 관련한 특허만 4만건 이상을 보유하고 있으며, 경쟁사 수치는 언급하지 못하지만 월등히 많다"고 말했다. 그는 LG에너지솔루션이 주력하는 파우치형 배터리가 다른 폼팩터 대비 경쟁력이 있다는 점도 강조했다. LG에너지솔루션은 파우치와 원통형 배터리를 생산하고 있다. 김 CTO는 "파우치형은 배터리 에너지 밀도를 높이기 위해 스태킹(쌓아올리는) 공정을 하는데, 자유로운 디자인 형태가 가능하니까 다음 세대 배터리 케미스트리(화학 구성) 수용하기에 굉장히 적합한 형태"라며 "배터리 충방전 시 발생하는 가스를 줄이는 데도 파우치가 유리하다"고 설명했다. 이어 그는 "차세대 배터리로 꼽히는 전고체 배터리에서 계면의 저항을 줄이기 위해 중요한 기술이 바로 '가압'이라며 "3가지 폼팩터 중에서는 파우치가 가장 균일하게 가압을 할 수 있다"고 부연했다. LG에너지솔루션이 현재 주력하는 것은 고전압 미드니켈 NCM에 대해서도 언급했다. 그는 "경쟁사 와인딩에 비해 경쟁력이 있다"며 "단일 면적에 많은 파우치셀을 쌓기에는 스태킹이 유리하며, 에너지 밀도를 올릴 수 있고 성능과 확장성 측면에서도 스태킹 파우치가 훨씬 더 유리하다"고 강조했다. LG에너지솔루션은 미드니켈 NCM관련 특허만 2천건을 넘게 보유 중이다. LG에너지솔루션은 차세대 배터리로 '리튬황배터리'과 '전고체배터리'를 꼽았다. 김 CTO는 "리튬황배터리는 2027년, 전고체배터리는 2030년 양산을 할 예정"이라고 밝히며 "전일 김동명 사장이 언급했듯이 전고체 배터리는 제대로 연구하고 개발하고자 하는 니즈가 있어 경쟁사보다 양산이 조금 더 늦다"고 말했다. 이어 "전고체 전해질의 핵심은 이종의 고체 간 리튬이온 전달을 어떻게 저항을 줄이면서 하는 것"이라며 "이와 관련해 연구하기 위해 미국과 유럽 등 국내외 다양한 연구기관과 협력하는 오픈이노베이션을 많이 활용하고 있다"고 덧붙였다. 그는 마지막으로 중국 경쟁업체들의 배터리 굴기를 이겨내고 성장하기 위해서는 국내 배터리 업계와의 협력도 중요하다고 운을 뗐다. 김 CTO는 "경쟁사들의 도전을 이겨내기 위해서는 배터리 3사뿐 아니라 소재 업체가 걸어가는 길이 이제 세계 배터리 인더스트리가 가는 길이 되도록 리딩해야 한다고 생각한다"고 말했다.

2024.03.07 14:10류은주

최윤호 삼성SDI 사장 "46파이 배터리 내년 초 양산 가능"

삼성SDI가 내년 초 46파이 원통형 배터리 양산이 가능할 것으로 예상했다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 6일 서울 삼성동 코엑스에서 개막한 '인터배터리 2024' 현장에서 기자들과 만나 이같이 말했다. 46파이 배터리는 지름 46mm인 원통형 배터리다. 특히 테슬라가 46mm 지름에 80mm인 '4680 배터리'를 선보이면서 차세대 폼팩터로 원통형 배터리로 주목받게 됐다. 삼성SDI는 지름은 46mm로 고정하되 높이는 고객사 수요에 따라 정하는 46파이 배터리 양산을 준비 중이다. 46파이 배터리 관련해 최윤호 대표는 “준비는 돼 있고, 내년 초면 충분히 양산할 수 있다”며 “고객 의견에 따라 양산 시기를 조절할 것”이라고 말했다. 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리도 삼성SDI의 주력 개발 대상이다. 회사는 올해 인터배터리 행사에서 전고체 배터리 양산 준비 로드맵을 공개하기도 했다. 최 대표는 “전고체 로드맵은 원활하게 진행되고 있다”며, “2027년 양산이 목표”라고 첨언했다. 또한 “올해 투자 규모는 작년보다 늘릴 예정”이라고도 언급했다.

2024.03.06 17:20김윤희

'셀투팩' 기술 자신감 김동명 LG엔솔 사장 "의미있는 제품"

"파우치형 셀투팩(CTP) 전지 개발을 해냈고, 경쟁사보다 가볍고 멀리 갈 수 있으며, 경쟁사 수준의 원가를 유지했다는 것은 굉장히 의미가 있습니다." 김동명 LG에너지솔루션 사장은 6일 서울 강남구 코엑스에서 열린 국내 최대 배터리 전시회 '인터배터리 2024' 개막식에서 기자와 만나 제일 인상 깊은 제품으로 CTP를 꼽으며 이같이 말했다. 셀투팩은 모듈을 제거하고 팩에 직접 셀을 조립해 에너지 밀도를 높이고 무게를 줄이는 기술이다. 셀투팩 공급 계약과 관련해서는 "많이 논의하고 있다"며 "결과가 나오면 공유하겠다"고 말했다. 김동명 사장은 VIP투어에서 경쟁사 부스를 다 둘러보고 난 후 "우리나라에서 다양한 (배터리 관련)혁신 기술을 볼 수 있는 전시를 한 것이 좋았다"며 "기술 초격차에 대한 의지를 다질 수 있었다"고 소감을 전했다. 김 사장은 이날 전시회 투어 전 기자들과 만나 전고체 배터리와 관련해 "완성도가 높고 실제 적용할 수 있는 제품을 준비하고 있다"며 "시간이 있더라도 제대로 된 제품을 내려고 하고 있다"고 말했다. 김 사장은 경쟁사보다 전고체 배터리 양산 시점이 늦는 건 기술력 때문이 아니라는 점도 강조했다. 그는 "전고체 배터리 기술이 (경쟁사에)뒤처지거나 그러진 않다"고 언급했다. 경쟁사 삼성SDI 경우 전고체배터리 양산을 오는 2027년으로 보고 있지만, LG에너지솔루션은 그 이후를 예상한다. 전고체 배터리는 액체가 아닌 고체 전해액을 사용해 안전성이 뛰어나 '꿈의 배터리'로 불린다. 이어 오는 8월 양산 예정인 46파이(지름 46mm) 배터리의 공급 계약 체결 여부에 대한 질문에 김 사장은 고객사에 대해 언급할 수 없다며 노코멘트했다. 김 사장은 지난달 제8대 한국배터리산업협회장에 취임했다. 향후 협회장으로서 산업통상자원부와의 협력 계획에 대해 "연구개발(R&D) 지원이나 여러가지 자원 생산에 대해 논의할 것"이라고 밝혔다. 한편, 김동명 사장은 VIP 투어가 끝난 후 자사 부스를 둘러보며 직원들에게 먼저 말을 걸기도 하며 소통하는 모습을 보였다. 이날 LG에너지솔루션 일부 직원들은 성과급 산정 방식에 불만을 드러내기 위해 인터배터리가 열리는 서울 강남구 삼성동 일대에서 트럭시위를 벌였는데, 이와 관련해 김 사장은 사전에 알지 못했던 것으로 전해진다. LG에너지솔루션은 이달 중 성과급 로직 산정 개선안을 마련해 직원들에게 공유할 예정이다. LG에너지솔루션 관계자는 "4일 예정됐던 타운홀미팅이 이달 20일로 미뤄졌다"며 "직원들과 조만간 소통의 자리를 가질 예정"이라고 말했다.

2024.03.06 16:55류은주

전기차, 게임 체인저 없인 대중화 없다

'매년 세 자릿수 이상의 성장률을 기록하던 전기차 시장이 정체기에 접어들면서 성장통을 의미하는 '캐즘(Chasm)'에 빠졌다는 진단이 나온다. 아직은 사용성과 가격 측면에서 내연차를 대체할 경쟁력을 갖추지 못한 점이 원인으로 꼽힌다. 지디넷코리아가 전기차와 배터리 업계가 전기차 대중화를 이루기 위해 어떤 대응 전략을 준비하는지 살펴보고자 한다. [편집자주] 전기차가 시장의 주류인 내연기관 자동차를 대신해 대중적인 폭발력을 발휘하기 위해서는 현 성능 한계 극복이 절대적이다. 핵심은 결국 배터리다. 합리적인 가격대라는 조건, 그리고 획기적 용량과 안정성을 갖춘 배터리가 보급돼야 전기차 구매를 고려하는 소비자가 늘어날 수 밖에 없다. 충전 인프라 확충은 물론이다. 전기차 확산이 어차피 가야할 길이라는 낙관론은 내연차 대비 친환경적이기 때문이다. 각국 정부는 인류가 직면한 기후 위기에 대응해 탄소 발생을 줄이고 보다 생산적이고 안전한 모빌리티 질서를 만들어야 한다. 그러기 위해서는 전동화 전환을 독려하고 시장을 연착륙 시켜야 한다. 전기차가 우수한 성능을 갖추면서도 합리적인 가격에 공급되고, 강력한 경제 사회적 지원 정책이 전기차 '캐즘'을 해소할 핵심 동력이 될 전망이다. ■ LFP가 세운 '가성비' 기준 맞추거나 성능으로 압도하거나 현재 시장에서 각광을 받는 리튬인산철(LFP) 배터리의 경우 전기차 주행 거리가 300~400km 수준으로 평가된다. NCM(니켈·코발트·망간) 배터리가 500km 이상의 주행 거리를 지원하는 데 반해 장거리 주행이 어렵다. 저온 환경에서는 주행 거리가 더 짧아진다. 고온 환경에선 NCM 배터리보다 저항이 우수하지만, 영하 20도 밑으로 기온이 하락하면 일반적으로 주행 거리가 50~70%로 줄어든다. LFP 배터리로 가격의 허들은 해결하더라도, 장거리 주행이 필요하거나, 혹한기가 있는 지역에서는 전기차 사용에 한계가 있다. 기술과 경제성 문제로 재활용이 어렵다는 점도 거론된다. 배터리 업계는 이런 성능 한계를 극복하기 위해 다양한 신제품 개발에 집중하고 있다. 여러 대안 중 하나인 미드니켈 배터리는 니켈이 40~60% 함유된 배터리다. 국내 배터리사의 주력 제품인 하이니켈 배터리의 에너지 밀도가 더 높지만, 가격이 비싸 최근 원가 절감에 주력하는 전기차 업체들의 수요와 맞지 않다. 이에 중저가의 고성능 미드니켈 배터리를 개발해 에너지 밀도, 열 안전성, 재활용 가능성 등 LFP·NCM 배터리 양측의 단점을 충족한다는 구상이다. LG에너지솔루션은 이런 전략 하에 고전압 미드니켈 배터티를 내년께 본격 양산할 계획이다. 기존 하이니켈 배터리보다 10% 싸면서도 에너지 밀도는 700와트시리터(Wh/L)로 크게 뒤지지 않도록 개발하는 것이 목표다. 나트륨이온 배터리도 중저가 배터리 대안으로 떠오르고 있다. 나트륨은 상대적으로 저렴하고, 에너지 밀도는 낮지만 안정성과 저온 환경에서의 성능 유지에 강점을 보인다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 오는 2035년엔 LFP 배터리보다 나트륨이온 배터리가 최대 24%까지 저렴하게 생산될 것으로 전망했다. 중국에선 이미 나트륨이온 배터리를 탑재한 전기차가 출시되기도 했다. LFP를 비롯한 리튬이온 배터리보다 우월한 성능을 낼 것으로 기대되는 전고체 배터리도 게임체인저로 주목받는다. 고체 전해질을 사용하는 구조 상 안전성이 뛰어나고 에너지 밀도가 높을 뿐만 아니라 충전 속도도 급격히 높일 수 있다. 다만 상대적으로 기술 진척이 더디고, 우수한 성능을 감안하더라도 시장에서 수용 가능한 가격대를 형성할 수 있을지가 관건이다. 국내 배터리셀사 중에선 삼성SDI가 전고체 배터리 파일럿 라인을 가동해 샘플 생산을 시작했고, 사업 전담 팀을 신설하는 등 집중 투자하고 있다. 오는 2027년 상용화를 목표로 하고 있는데, LG에너지솔루션과 SK온도 전고체 배터리 관련 투자를 진행 중이다. ■보조금 정책 지속 강화로 수요 확대해야…성능 좋고 저렴한 전기차 유도 아직까진 내연차 대비 전기차의 성능 한계가 뚜렷한 상황이다. 이런 상황 속에서 전기차 구매가 확산되려면 비용 측면에서 이점이 제공돼야 한다. 이를 위해선 전기차 보급을 지원할 보조금 제도가 동반돼야 한다. 각 국은 이 때문에 보조금을 강화해 기업이 소비자가 구매할 만한 가격대의 전기차를 만들어 내도록 유도하고 있다. 전기차가 얼리어답터의 영역에서 다수의 소비자 시장으로 넘어갈 수 있도록 보조금이 강화되는 추세다. 업계에 따르면 전기차 전환이 유럽 국가 중에서 느린 편인 이탈리아는 연소득이 3만유로(4천336만원) 미만인 시민이 20년된 노후화 차량을 전기차 모델로 바꾸도록 유도하고자 최대 1만3천750유로(1천987만원) 상당의 보조금을 지급하는 규정을 논의하고 있다. 이탈리아가 이 같은 정책 수정에 나선 것은 폭발적으로 전기차의 판매 수요가 올라간 이후 둔화하는 조짐이 들자, 폭스바겐, 아우디, 메르세데스-벤츠 등 주요 자동차 기업들이 전기차 출시 계획을 늦추고 있기 때문으로 풀이된다. 업계 한 관계자는 "전기차가 더 저렴해지지 못한다면 각국이 내세운 전기차 판매 목표를 달성할 가능성이 점점 더 적어질 것"이라고 진단했다. 전기차 주요 시장인 미국도 전기차 보조금과 업계 할인 경쟁이 화두가 될 전망이다. 콕스오토모티브는 올해 전기차 시장을 "더 많은 모델, 더 많은 인센티브, 더 많은 할인"이 주요 쟁점이 될 것으로 진단하고 있다. 자동차 기업이 저렴한 전기차를 내놓도록 보조금 제도를 설계하는 노력도 나타나고 있다. 올해 우리나라 보조금 제도도 이같은 평가를 받고 있다. 환경부가 최근 발표한 전기차 국고 보조금은 5천500만원 차량에 최대 650만원을 지급한다. 여기에 판매사가 자체적으로 가격을 할인하면 환경부가 인센티브로 최대 100만원을 추가 지급한다. 환경부 관계자는 올해 국내 전기차 보조금을 이처럼 설정하게 된 이유에 대해 "환경부는 제작사와 수입사가 성능이 더 좋고 저렴한 전기차를 국내에 내놓을 것으로 기대하고 유도하는 것"이라고 말했다. 태국과 인도네시아는 전기차 성장을 위해 지난달 새로운 보조금 정책을 공개했다. 태국은 전기차 제조 시설을 현지에 설립하면 혜택을 제공하겠다는 투자 유치안을 밝혔다. 인도네시아도 배터리 공급망을 현지 유치하고자 투자를 받고 있다. 두 국가는 각각 전기차 보조금과 수입세 인하 등을 내세워 전기차 판매 장려도 하고 있다.

2024.03.04 17:39김윤희

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