"전고체 배터리 앞당기자" K배터리 콕 찝은 '美기업' 어디

우리 정부와 기업이 미국 솔리드파워(Solid Power)와 접점을 늘리고 있다. '꿈의 배터리'로 평가되는 전고체 배터리 상용화를 위해 기술협력에 나서고 있는 것이다. 솔리드파워는 전고체 배터리 셀 시제품을 양산하는 등 기술 상용화에 박차를 가하고 있다.

19일 산업통상자원부에 따르면 양병내 통상차관보는 지난 18일 데릭 존슨 솔리드파워 COO(최고운영책임자)와 만나 차세대 배터리 분야 협력 방안 등을 논의했다. 이 자리에서 양 차관보는 투자세액공제 등 우리 정부의 첨단산업 분야 외투기업 지원정책을 소개하며 한국으로의 투자를 적극 검토해줄 것을 요청했다.

지난 2011년 설립된 솔리드파워는 전고체 배터리 분야를 선도하는 기업으로 평가받는다. 이 기업은 BMW와 삼성, 현대차그룹 등에서 투자를 유치하기도 했고 수명, 안전성, 비용 세 가지 측면에서 리튬이온 배터리를 전고체 기술이 대체할 수 있다고 본다. 지난해 11월에는 BMW에 전고체 배터리 셀 시제품을 공급하기도 했고 오는 2028년까지 매년 80만대의 전기차에 전고체 전해질을 공급할 수 있도록 하는 생산체계 구축을 계획했다.

우리 기업의 구애도 적극적이다. 대표적으로 SK온은 SK이노베이션에서 분사되기 전인 지난 2021년 솔리드파워에 3000만달러(약 400억)를 투자했고 최근에는 전고체 배터리 셀 설계 및 파일럿 라인 공정 관련 기술 전부를 연구개발에 활용할 수 있도록 하는 기술 이전 협약을 체결하기도 했다. 또 한국전자기술연구원(KETI), 한국산업기술기획평가원(KEIT) 등과 함께 솔리드파워와 공동 연구개발(R&D) 등 협력 확대를 추진하는 양해각서(MOU)도 체결했다.
리튬이온 배터리는 가연성 물질인 전해질이 포함돼 배터리 셀이 손상되면 전류가 과다하게 흘러 화재 위험성이 높아진다. 하지만 배터리 업계에선 전해질을 '고체'로 만들면 내부에 가연성 액체가 없는 만큼 온도 변화에 강하고 고온·고전압에도 견고하게 견딜 수 있어 전기차의 화재 위험성을 줄일 수 있다고 본다. 또 대용량을 구현하기 쉽고 에너지 밀도도 높일 수 있어 전기차의 '숙명'인 안정성과 주행거리 확보가 동시에 가능해질 수 있다고 평가한다.

고체전해질은 재료에 따라 무기계·고분자계로 나뉘는데 솔리드파워는 무기계 중 하나인 황화물계 고체전해질을 개발 중이다. 황화물계는 고속 충전을 위해 리튬이온 전달 효율을 높이는 이온전도도가 높은 특징이 있다. 현재 개발이 진행 중인 전고체 배터리 중 약 70~80%가 황화물계를 사용 중이다.

다만 황 성분을 포함하고 있어 대기에 노출되면 수분 반응성이 높아져 안정성 측면에서 단점으로 지적된다. 또 전해질이 고체이다 보니 전극과 전해질의 계면(고체와 고체가 만나는 접촉면) 저항을 피할 수 없는데 액체 상태일 때와 비교해 배터리의 효율이 떨어지고 수명을 단축시키는 위험 요소도 있다.

업계 관계자는 "솔리드파워는 10년 넘게 쌓아온 연구 성과와 투자를 바탕으로 황화물계 전고체 전해질 기술 개발에 특화된 기업"이라며 "성형성이 우수하여 계면 형성에 유리하고 일반 드라이룸 환경하에 셀 제작이 가능해 공정 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다"고 말했다.