[딜사이트 정혜인 기자] 정의선 현대자동차그룹 수석부회장이 최근 배터리 3사의 생산 공정을 모두 둘러보면서 각 회사들이 전기차 시장 앞날을 어떻게 준비해나가고 있는지 관심이 높아지고 있다.

◆ 삼성' 전고체' 배터리 무게

삼성그룹은 이번 만남에 개발하고 있는 '전고체 배터리' 기술에 무게를 뒀다. 전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질을 액체에서 고체로 대체한 2차전지다. 현재 전기차에 들어가는 배터리의 종류는 리튬이온인데, 여기에는 양극에서 음극 사이를 리튬이온이 빠르게 움직일 수 있도록 액체 전해질을 사용한다. 액체 전해질은 전기를 잘 통하게 한다는 장점이 있지만 가연성이 있어 고온, 외부 충격, 노후화 등 환경에 따라 전해질의 누수가 일어날 시 폭발의 위험이 있다.

전고체 배터리에 대한 수요는 이 같은 안전성에 대한 고민에서 생겨났다. 전해질 자체를 고체로 만들면 액체 전해질 배터리의 내부 분리막이 없이도 양극과 음극이 물리적으로 만나지 않도록 할 수 있다. 이 때문에 충격과 압력에 잘 견디고 환경 변화에 강할 뿐 아니라 원하는 모양으로 제작할 수 있으며 비교적 가볍다는 장점을 갖고 있다.

다만 이온전도도가 액체 전해질에 비해 한참 낮아 상용화를 성공시킨 곳은 아직 없다. 세계 각국에서 관련 연구를 진행하고 있으며, 최근 삼성그룹이 상용화를 앞당길 수 있는 기술을 선보이면서 전고체 분야에서 성과를 냈다. 

삼성전자 종합기술원은 지난 3월 '석출형 리튬음극'을 적용해 전고체 배터리의 수명과 안정성을 동시에 높인 기술을 국제학술지 '네이처 에너지'에 발표했다. 해당 기술은 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 대폭 올린 것으로, 이를 적용하면 1회 충전에 기존 전기차의 두 배 수준인 '800km 주행, 재충전 1000회'가 가능하다는 게 삼성전자의 설명이다. 삼성전자 종합기술원은 미래먹거리 발굴, 개발을 위한 기초 연구와 핵심 원천기술 선행 개발을 목표로 운영하고 있는 사실상의 삼성 연구개발 중심 기지다. 

업계 관계자는 "아직까지 현대차그룹에 배터리를 납품한 이력은 없지만, 현대차가 전고체 배터리 기술에 대한 관심이 높은 만큼 관련 기술 습득을 위해 삼성그룹과의 접촉을 늘려나갈 것으로 보인다"고 분석했다. 

◆"오래가고 가벼운"…장수명·리튬황 집중

LG화학이 준비하고 있는 미래의 배터리 기술은 '리튬-황(Li-S)'이다. 리튬황 배터리도 전고체 배터리와 함께 리튬이온 배터리를 대체할 후보로 거론되고 있다. 

리튬황 배터리는 양극재로 황탄소 복합체, 음극재로 리튬메탈 등 경량 재료를 사용해 무게 당 에너지 밀도를 기존 리튬이온 배터리보다 최소 두 배, 최대 열 배까지 높일 수 있을 것으로 기대되는 기술이다. 희귀 금속을 사용하지 않아 가격 경쟁력이 뛰어나다는 점 역시 장점이다. LG화학은 2030년을 목표로 관련 기술을 개발하고 있다.

'장수명' 배터리 개발도 LG화학이 준비하고 있는 미래기술이다. 장수명 배터리는 현재 양산하는 제품보다 수명이 다섯 배 이상 긴 차세대 배터리다. LG화학은 장수명 배터리 개발을 위해 빅데이터와 인공지능(AI) 등의 기술을 활용해 배터리 소재 기술을 강화하고, 배터리 상태를 실시간으로 진단하고 분석해 최적의 상태로 관리해주는 알고리즘을 개발하고 있다.

◆ SK, 차세대 배터리 개발…계열사 총동원 '의지'까지

SK이노베이션도 차세대 배터리를 개발하고 있다. 이들이 연구하고 있는 기술은 '리튬-메탈' 배터리다. 리튬-메탈 배터리는 리튬이온배터리의 음극재인 흑연이나 실리콘을 리튬 메탈로 대체한 전지다. 에너지밀도를 리튬이온보다 높여 주행거리 확대, 차량 경량화가 가능하도록 만들겠다는 방침이다.

SK그룹은 전기차 시장의 미래 준비를 위해 계열사를 총동원한 방안도 구상하고 있다. 그 중 하나가 '전력 반도체' 개발이다. 전력반도체는 최소한의 전력으로 배터리 구동시간을 늘려 에너지 효율을 높여주는 반도체다. 대부분을 수입해 사용하고 있어, 해외 의존도가 높다. SK실트론은 전력반도체 생산을 위해 지난해 미국 듀폰사로부터 차세대 전력 반도체용 실리콘카바이드(SiC) 웨이퍼 사업을 인수했다.

배터리 대여 및 교환 등 전지 관련 서비스 플랫폼(BaaS) 역시 SK계열사-현대차간 협력 가능성이 높은 분야다. SK그룹은 SK주유소, 충전소 공간을 활용해 다양한 충전 인프라를 구축할 수 있다는 열정을 현대차에 전달하기도 했다. 더불어 SK텔레콤, SK하이닉스, SK네트웍스 등과 협력해 인공지능(AI), 자율주행 등 5G 차량간 통신 인프라 구축, 차량 공유 사업 고도화 등도 구상하고 있는 협업 방안 중 하나다.