[편집자주] '박한나의 배터리ON'은 독자들이 궁금해하는 배터리 분야의 질문을 대신 해드리는 코너입니다. LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온을 비롯해 배터리 밸류체인에 걸쳐 있는 다양한 궁금증을 물어보고 낱낱이 전달하고자 합니다.

"중국 국영기업인 광저우자동차그룹(GAC)이 전고체 배터리를 탑재한 전기차 출시를 2026년으로 못 박았습니다. 내년에는 적어도 양산 준비를 마친다는 의미인데 '꿈의 배터리'인 전고체 배터리의 상용화가 정말 가능한 일인가요?"

GAC 측은 "자사 전고체 배터리는 3세대 스펀지 실리콘 음극과 고용량 고체 전지 양극 기술을 사용해 400Wh/㎏ 이상의 에너지 밀도를 가지고 있다"며 "이미 실험실 수준에서 대량 생산(mass production)으로 이동했다"고 설명했다.

주목되는 부분은 2026년이다. 2026년에 전고체 배터리를 탑재한 차량을 출시하기 위해서는 차량 생산에 앞서 대량생산을 할 준비가 필요하기 때문이다. 적어도 2025년에는 이미 생산라인 설계와 구축, 품질관리 시스템, 경제성 분석, 규제 승인 등의 양산 준비가 일정 수준 마무리돼야 하기 때문이다.

또 GAC가 계획대로 2026년에 전고체 배터리를 탑재한 전기차 출시를 성공적으로 마치면 세계 최초 타이틀을 달게 된다. 국내에서는 삼성SDI가 3사 중 가장 빠른 2027년이라는 양산 목표를 세운 상황이며, 중국 CATL과 일본 도요타 역시 2027년 상용화가 목표다.

전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 구성 요소인 양극재와 음극재, 전해질과 분리막 가운데 전해질을 액체가 아닌 고체 물질로 대체한 제품이다. 액체 전해질을 사용하지 않기 때문에 누출 위험이 없고 고온에서도 화재나 폭발 위험이 현저히 감소하는 특징이 있어 '꿈의 배터리'로 불리는 차세대 배터리다.

시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전고체 배터리 시장 규모는 지난해 약 2750만달러(약 362억3000만 원)에서 연평균 180%라는 높은 성장세를 기록해 2030년까지 약 400억달러(약 52조7000억원)까지 성장할 것으로 전망된다. 시장을 선점할 경우 점유율 화보와 업계 표준 설정, 기술 리더로의 명성을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

하지만 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 이온 전도도가 낮아 저온에서의 성능 저하가 한계로 꼽힌다. 또 전극과 전해질 사이의 계면에서의 불안정성과 불균일한 이온전달은 성능저하와 수명 단축을 초래해 효율성을 낮추며 대량 생산을 위한 기술과 공정 개발도 도전 과제다.

GAC 측도 이날 전고체 배터리 개발의 복잡성을 강조했다. 이들은 "전고체 전지의 개발은 에베레스트 산을 오르는 것처럼 어렵다"며 "이는 재료, 디자인, 제조, 통합에서의 돌파구가 필요하기 때문"이라고 말했다.

국내 배터리 업계에서는 GAC의 이번 발표에 대해 여전히 의문의 눈초리를 품고 있다. GAC의 발표에선 '100% 고체 상태 전해질'이라는 표현뿐이지 리튬금속전지인지, 전고체전지인지 알 수 없기 때문이다. 어느 정도의 기술 발전이 이뤄진 것인지 확인할 수 없다는 것이다.

한 배터리 업계 관계자는 "황화물계인지, 산화물계인지도 밝히지 않았고, 반고체 배터리를 탑재한 전기차일 수 있다"며 "최근 중국기업들이 실제 전고체 배터리를 탑재한 전기차라고 홍보했지만 실제로는 반고체 배터리였는데 그만큼 전고체 배터리는 기술적 난이도가 높다"고 설명했다.

또 다른 배터리업계 관계자는 "전고체 배터리의 가격 경쟁력을 벌써부터 따지기는 힘들다"며 "중국업체들이 전고체 배터리에 대한 소재 등 시스템에 대한 것들이 나오지 않은 상황이라 추측조차 안 되기 때문에 리튬이온배터리와의 가격 경쟁력을 논하기는 이르다고 본다"고 말했다.

[박한나 기자] park27@dt.co.kr