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링크 : '전고체배터리' 장단점 및 전망? 한국경제TV 송현철 교수 인터뷰
극동대학교 친환경에너지공학과 송현철 교수 한국경제TV "전고체배터리 " 장단점 및 전망은? 한국경제TV 전화 인터뷰입니다.
(질문1)
전고체배터리가 요즘 화제입니다. 꿈의 배터리라고도 불리던데요.
전고체배터리, 어떤 것이고 기존의 2차전지와는 어떤 차이, 어떤 장단점이 있습니까?
먼저 기존 2차전지인 리튬이온배터리의 단점을 말슴드리면 음극과 양극사이의 전해질이 액체 유기용매를 사용하기 때문에 누액이 되면 발화위험성이 있다는것입니다. 하지만 전고체 배터리는 전해질이 액체가아닌 고체로된 배터리이기때문에 화재에있어서 안전성이 우수합니다. 이와더불어 차세대 전고체배터리라고 하는것은 에너지밀도도 높아야하고 가격도 낮아져야 합니다.
따라서 장점으로는 첫번째로 전해질이 고체이므로 화재의 위험성이 적다라는것이구요 두번째로는 차량중량이 감소된다는 것입니다. 이유로는 보통 소프트 파우치형태가 될가능성이 있고, 내부 안전장치가 사라질수 있고 셀자체도 분리막등의 소재가 감소되어 가벼워질수 있다는것입니다. 세번째로는 에너지밀도가 증가되어 주행거리를 늘릴수 있고 충전속도도 높일수 있습니다. 현재는 kg당 약 250wh정도인데 약500wh로 에너지 밀도가 증가할것으로 보입니다. 따라서 1000km 이상 주행거리가 가능할것으로 판단됩니다.
다음은 단점인데요. 현재기준이므로 앞으로 바뀔가능성이 있습니다. 먼저 첫번째로 초기가격이 높다는 것입니다. 이유로는 비싼 고체 전해질 소재를 사용하기때문에 초기 가격이 높을수 밖에 없습니다. 두번째로는 수명이 낮다는것입니다. 즉 활물질과 고체 전해질 경계에서 높은 저항, 즉 계면 저항이라고 하는데요. 이러한 저항으로 인해 배터리 수명이 낮아지는데 이를 높여야 하는 숙제가 있습니다. 세번째로는 수율이 낮다는것입니다. 전고체 배터리는 고온 혹은 고압등의 제조공정등이 필요한데 이러한 부분에서 수율을 높이는것이 필요하겠습니다.
(질문2)
최근 삼성SDI가 전고체배터리 사업화를 위한 조직을 새롭게 꾸렸다는 소식이 전해졌습니다. 전해질배터리 관련 전해질이나 소재 개발에 나선 기업들도 많은데요. 현재 전고체배터리 기술 어느 정도 와있고 상용화 가능성은 어느 정도입니까?
삼성SDI는 23년 상반기에 파일럿라인을 준공하고, 25년 중대형 전고체 배터리 기술개발을 완료해서 27년에는 생산체계를 마련하겠다고 하고 있을 정도로 기술개발이 상당히 진행된것으로 보입니다.
LG에너지솔루션도 2026년 액체 전해질을 사용하는 고분자계 전고체 배터리 먼저 상용화를 하고 2030년 황화물계 전고체 배터리양산을 목표로 개발진행중입니다.
SK온은 고분자계와 황화물계 두종류를 개발하고 있고 2024년 대전 배터리연구원에 차세대 배터리 파일럿 플랜트 완공예정이고 2026년 시제품 생산, 2028년 상용화를 목표로 개발진행중입니다.
현재로서는 큰 변수가 없는한 국내 배터리 3사는 2027~2030년사이에 상용화가 가능할것으로 보입니다.
(질문3)
도요타 역시 전고체배터리 개발에 나섰고 파나소닉, 산요 등 일본업체들도 전고체배터리 특허를 보유하고 있죠. 우리의 경쟁상대가 될 해외 기업들의 기술개발 현황은 어떻습니까?
2015년부터 2022년 7월까지 15개국에 출원된 전고체 배터리 출원건수는 1만3000여건에 달하고 그중 1위는 도요타로 1600여건, 2위는 에너지 솔루션으로 대략 700여건의 특허를 보유하고있고 지속적으로 특허건수는 증가하고 있습니다.
먼저 도요타는 2022년 전고체 탑재한 전기차를 내놓겠다고 했으나 현재는 목표를 2027년 탑제로 수정해서 진행중입니다. 아무래도 쉽지는 않아보입니다.
BMW는 미국의 솔리드파워(Solid Power)등 전고체 배터리 개발 업체와 협력하고 있고, 폭스바겐도 2018년 퀀텀스케이프에 1억달러를 투자했고 2020년에는 2억달러를 재투자 했으며 지분도 20%까지 확보했습니다.
메르세데스 벤츠와 스텔란티스로 부터 투자를 받은 미국의 팩토리얼에너지는 23년말에 파일럿 공장 완공예정입니다.
이처럼 해외기업들과의 전고체 배터리 경쟁은 앞으로 가속화 될것으로 보입니다.
(질문4)
앞으로 차세대배터리 시장 얼마나 커질까요? 그 안에서 우리 기업들의 경쟁력은 어느 정도로 보십니까?
도쿄 데이터 제공업체인 후지에서는 2035년 전고체 배터리 시장이 약1조600억엔, 우리나라돈으로는 약 15조원정도 성장할것으로 보고 있습니다. 하지만 현재로서는 2030년 정도에 상용화가 본격화 될것으로 보이는데 이때 전체배터리시장에서 전고체배터리의 침투율이 4% ~ 10%에 그칠것으로 여러 리서치기관에서 보고 있는데요. 상용화 시기가 빨라질수록 침투율도 늘어날것으로 생각되지만 처음부터 침투율이 높지는 않을 가능성이 있습니다.
차세대 전고체배터리 시장은 점차 커질것으로 보이지만 한순간에 바뀌지는 않을것이고 점차 변화된다고 보시면 좋을것 같습니다. 이유는 전고체 배터리가 나오더라도 기존에 사용하던 설비로 리튬이온배터리가 계속 양산이 될수 있기 때문이고 기업에서는 위험을 감수하면서까지 모든 설비를 바꾸는것은 결코 쉽지 않을것으로 보이기 때문에 점차 물량을 늘려갈것으로 생각됩니다.
마지막으로 차세대 전고체 배터리 기술은 안전성과 에너지밀도 모두를 만족해야하므로 우리 국내 기업들의 경쟁력은 에너지밀도가 높은 바로 3원계 양극재기술이 튼튼하게 받쳐주고 있기때문에 이를 바탕으로 전고체 배터리 특허 및 기술개발을 공격적으로 하고 있는 만큼 앞으로도 전고체 배터리 기술을 주도해 나갈 가능성이 큽니다. 따라서 결코 다른 해외 기업에 비해 뒤쳐지지 않고 앞서나갈것으로 생각됩니다.
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