글로벌 전고체 배터리 전쟁이 불붙고 있다. 일본 도요타가 막대한 자금을 투입하겠다고 나서자 다른 완성차 업체들도 관련 기술력을 확보한 기업들과 합종연횡에 나서는 모양새다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 리튬이온 배터리의 화재 위험을 줄이고 주행거리를 늘려 꿈의 배터리로 평가받는다.
29일 업계에 따르면 현대차·기아는 미국 전고체 배터리 기업인 팩토리얼에너지와 공동개발협약(JDA)을 맺고 전략적 투자를 단행하기로 했다.
현대차·기아는 팩토리얼에너지와 함께 전고체 배터리의 셀·모듈·시스템뿐 아니라 배터리 양산과 실제 전기차에 탑재하는 단계까지 아우르는 통합적인 기술 개발을 추진한다는 계획이다. 팩토리얼에너지는 기존 리튬 이온전지에 비해 전기차의 안전성을 높이면서도 주행 가능 거리를 20~50% 늘릴 수 있는 전고체 배터리 기술인 ‘FEST’를 보유한 회사로 주요 완성차 제조 업체로부터 전략적 투자를 받게 된 것은 이번이 처음이다.
전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체한다. 현재의 리튬이온 배터리보다 무게·부피를 줄여 에너지밀도를 향상시키고 화재 관련 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리로 꼽힌다.
현대차는 올해 초에도 미국 전고체 배터리 스타트업인 솔리드에너지시스템(SES)에 1억 달러(약 1,140억 원)를 투자하며 기술협력을 추진하고 있다. SES의 배터리 사양은 에너지밀도가 ℓ당 935와트시(Wh) 수준으로 알려졌다. 기존 리튬이온 배터리에 비해 주행거리가 약 30% 증가할 수 있는 성능이다. 이 같은 기술력 덕택에 SES는 현대차 외에 제너럴모터스(GM)·SK로부터 투자받았다.
독일 폭스바겐은 미국 퀀텀스케이프와 손을 잡았다. 지난 3월 퀀텀스케이프에 1억 달러를 추가 투자하는 등 누적 투자 규모가 3억 달러에 달한다. 대규모 투자를 유치한 퀀텀스케이프는 전날 전고체 배터리 테스트 결과를 발표하며 긴 수명과 고성능을 입증했다. 이 배터리는 25도 상온에서 충·방전을 800번 반복한 후에도 80% 이상의 배터리 용량을 유지한 것으로 나타났다. 통상 리튬이온 배터리의 수명은 500회 충·방전으로 알려져 있다. 폭스바겐의 지원에 힘입어 오는 2024년까지 전고체 배터리를 상용화하겠다는 것이 퀀텀스케이프의 목표다.
SK이노베이션은 미국 전고체 배터리 기업인 솔리드파워에 3,000만 달러를 투자하고 차세대 배터리를 공동 개발하기로 했다. 양사는 리튬이온 배터리의 양극재와 실리콘 음극재를 적용한 전고체 배터리 개발에 나설 방침이다. 이를 통해 에너지밀도를 ℓ당 930Wh 이상으로 구현할 계획이다. 솔리드파워는 이미 미국 콜로라도주에 위치한 본사에서 시험 생산 라인을 갖추고 전고체 배터리 시제품과 고체 전해질을 생산하고 있다. 솔리드파워 또한 SK이노베이션 외에 포드·BMW 등으로부터 투자를 유치하며 전 세계적으로 인정받고 있다.
이처럼 완성차 업체와 배터리사들이 전고체 배터리 개발에 속도를 내는 데는 도요타의 추격을 대비하기 위한 측면도 있다. 전기차 전환에 뒤처진 도요타는 세계 최초로 전고체 배터리가 탑재된 전기차를 양산해 단번에 판을 뒤집겠다고 벼르고 있다. 도요타는 2008년부터 파나소닉과 전고체 배터리를 공동 개발해왔으며 최근 전고체 배터리를 탑재한 콘셉트카 시제품을 공개하기도 했다. 2030년까지 전고체 배터리 등 생산·개발에 16조 원을 투입할 계획이다.
다만 전고체 배터리가 전기차 시장에서 자리 잡으려면 수년이 걸릴 것이라는 전망이 지배적이다. 더욱이 세계 최대 전기차 업체 테슬라는 전고체 배터리 도입 계획을 밝힌 적이 없다. 박철완 서정대 자동차학과 교수는 “테슬라는 10년이 지나도 리튬이온 배터리로 가는 게 맞다고 판단하고 있다”면서 “전고체 배터리의 성능은 과장된 측면이 있다”고 지적했다.
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