이재용·정의선이 주목한 '전고체 배터리'…"2027년 상용화 예정" [황정수의 반도체 이슈 짚어보기]

리튬이온배터리보다 안정성 높아
배터리용량 늘리는 데 유리

전기차, 자율주행차 확대되면서
전고체 배터리 수요도 덩달아 커질 것
일본, 독일 업체들도 개발 주력

지난 1월 2일 서울 대한상공회의소 국제회의장에서 열린 신년인사회에서 이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대자동차 수석부회장이 대화를 나누고 있다. 한경DB

전기차배터리 전문업체 삼성SDI가 '전고체 배터리' 상용화 시점을 2027년으로 예상했다. 전고체 배터리는 현재 널리 쓰이는 리튬이온 배터리보다 안정성이 높고 용량이 큰 게 장점으로 꼽힌다. 이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대자동차 수석부회장도 지난 5월 삼성SDI 천안사업장에서 만나 전고체 배터리 개발 상황 등에 대해 논의한 것으로 알려졌다.

삼성SDI는 23일 'SDI 레터'를 통해 전고체 배터리에 대한 설명과 개발 현황을 공개했다. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에 있는 '전해질'이 고체인 것이 특징이다. 이에 따라 액체 전해질인 리튬이온배터리보다 구조적으로 단단하고 안정적이라는 평가를 받는다. 액체전해질은 온도 변화에 따른 팽창이나 외부충격에 따른 누액 등 화재나 폭발 위험성이 존재하는데, 고체전해질은 이 같은 우려가 덜하기 때문이다.

전고체 배터리가 주목을 받는 것은 '배터리 용량' 때문이다. 전기차가 확산되면서 한 번 충전으로 운행할 수 있는 거리가 중요해지고 있는 상황이다. 하지만 현재 보통의 전기차는 한 번 충전으로 600~700km를 운행하지 못한다.

자율주행 확산도 배터리 용량에 대한 관심이 커지는 이유다. 자율주행차는 데이터 사용량이 많아 용량 큰 배터리가 필수적이다. 소프트웨어기업 투세라에 따르면 자율주행차가 하루 동안 사용하는 데이터양은 11TB(테라바이트)다. 축구장 네 개 크기 반도체 공장에서 하루 쓰는 데이터양이 45TB다.

배터리 용량을 늘리려면 배터리 개수를 늘리거나 배터리 에너지 밀도를 높여야한다. 개수를 늘리는 건 쉽지 않다. 가격이 오르고 차량 공간 효율성이 낮아지기 때문이다.

전고체 배터리는 리튬이온배터리에 비해 에너지 밀도를 높이는 게 수월하다. 화재나 폭발의 위험성이 적기 때문에 안전성 관련 부품을 줄이는 대신 배터리용량을 늘릴 수 있는 '활물질'을 늘렸기 때문이다.

삼성SDI는 삼성전자 종합기술원, 일본연구소 등과 함께 전고체 배터리 개발에 집중하고 있다. 이재용 부회장과 정의선 수석부회장이 지난 5월 삼성SDI 천안사업장에서 만난 것도 전고체 배터리에 대한 관심이 크기 때문이다. 2013년부터 모터쇼나 배터리 관련 전시회에서 중장기 전고체 배터리 기술들을 선보이고 있다. 삼성SDI는 "현재 요소기술 개발 단계로 상용화는 2027년 이후로 예상한다"고 발표했다.

일본 업체들도 전고체 배터리 개발에 한창이다. 도요타는 2008년 차세대 배터리 연구소를 출범시키고 전고체 배터리를 개발한다고 공식 언급했다. 독일 폭스바겐과 BMW도 2025~2026년께 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시할 계획이다. 업계에선 해외업체들의 전고체 배터리 양산도 2025년 이후 가능할 것으로 보고 있다.

황정수 기자 hjs@hankyung.com