6일 서울 양재 aT센터서 ‘2023 전기차용 차세대 배터리 기술 세미나’ 개최
“전고체 전해질 상용화하면 ‘리튬황, 공기전지…’ 등 새 형태 배터리도 도전 가능”
중국 배터리 기업이 주력해온 저렴한 인산철(LFP) 배터리에 전 세계 자동차 회사들이 주목하고 있는 가운데, 우리나라 배터리 기업들이 해당 배터리에 대한 경쟁력을 확보하기 쉽지 않을 것이란 분석이 나왔다.
국민대학교 자동차공학과 최웅철 교수는 6일 서울 양재 aT센터에서 열린 ‘2023 전기차용 차세대 배터리 기술 세미나’에서 이같이 분석했다.
최 교수는 ‘배터리 기술의 현재와 차세대 배터리 발전 동향’을 주제로 한 발표에서 “LFP 배터리는 중국에서 많이 만든다는 이유로 쉽게 만들 수 있을 것이라는 오해가 있는데, 공정 자체는 기존의 리튬이온배터리와 비슷하다”며, “둘 다 섬세한 기술이 필요하다”고 지적했다.
LFP 배터리는 그동안 주류로 평가받아온 니켈 기반의 배터리에 비해 낮은 에너지 밀도를 갖고 있지만, 구조적으로 안정적이어서 화재를 잘 견디고 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 이에 최근 글로벌 완성차 시장에서 벌어지고 있는 치열한 중저가 전기차 모델 경쟁에서 비교적 앞서 있다는 평가를 받고 있다.
최 교수는 “중국 기업이 LFP 배터리를 이미 오랫동안 만들어왔기 때문에 양산성에서 격차를 따라가기 힘들 것”이라며, 우리 기업들이 LFP 분야에서 생산성과 경쟁력을 확보하기는 어려울 것”이라고 분석했다.
또한 최 교수는 차세대 배터리인 전고체 배터리를 언급하고 중요한 연구 과제로 고체 전해질 분야를 꼽았다. 최 교수에 따르면 기존의 액체 전해질을 고체로 바꾸는 형태의 전고체 배터리는 안전성과 에너지 밀도를 획기적인 수준으로 업그레이드시킬 수 있는 차세대 배터리다.
최 교수에 따르면 액체 전해질처럼 리튬 양이온을 빠르게 이동시킬 수 있는 고체 전해질 자체는 이미 연구를 통해 나와있지만, 고체 전해질과 양극, 음극을 잘 접합시키는 기술과 대규모 양산에는 아직 한계가 있다.
최 교수는 “전고체 전해질 상용화로 안전성만 확보되면 도전할 수 있는 새로운 형태의 배터리가 많이 있다”면서 “예를 들어 음극에 리튬 금속을 쓰고 양극에 황을 쓰는 리튬황 배터리의 경우, 전고체 전해질이 문제로 지적돼 왔던 수명 문제를 해결할 수 있다”고 말했다.
최 교수에 따르면 최근 연구되고 있는 리튬황 배터리는 양극과 음극 사이를 이동하는 리튬의 양이 기존의 배터리보다 약 20배 이상 많아 훨씬 많은 전기를 충전할 수 있지만, 여러 차례 충방전을 거치면 양극이 무너져내리는 등 수명이 짧다는 문제가 있다. 전고체 전해질이 양극과 음극 사이에서 재료가 녹아내리는 것을 방지할 수 있다는 설명이다.
최 교수는 “전고체 전해질이 가능하다면 이밖에도 리튬을 음극에 쓰고 양극에서 대기 중에 있는 산소를 리튬과 반응 시켜 양이온을 움직이는 ‘공기전지’도 가능하다”며, “공기전지는 기존 배터리에 비해 에너지 밀도가 30~40배 높기 때문에, 전기차의 성능을 획기적으로 높일 수 있다”고 소개했다.
헬로티 이동재 기자 |
