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전고체전지 ‘차세대 배터리’ 다가온다…韓日 각축

- 삼성SDI vs 도요타 대결구도…생태계 조성 필수

전기차 배터리 시장이 어느 때보다 뜨겁다. 주요국이 ‘내연기관차 지우기’에 나선 가운데 관련 업계에서도 동참하는 덕분이다. 배터리가 주목받으면서 차세대 제품으로 꼽히는 전고체전지에 대한 관심도 급증하고 있다. 한국과 일본 등 배터리 강국에서는 준비가 한창이다.

업계에 따르면 한국은 삼성SDI, 일본은 도요타를 중심으로 전고체전지 개발에 속도를 내고 있다. 미국 유럽 중국 등도 작업에 돌입했다.

현재 대세는 리튬이온배터리다.

4대 핵심요소 ▲양극 ▲음극 ▲분리막 ▲전해질 등으로 구성된다. 이 가운데 전해질은 리튬이온을 옮기는 역할을 한다. 문제는 안정성이다. 액체 전해질의 온도 변화로 인한 팽창, 외부 충격에 따른 누수 등으로 폭발이 일어날 수 있다. 최근 전기차 화재가 다수 발생한 만큼 업계의 가장 큰 고민이다.

전고체전지는 고체 전해질을 쓴다. 이렇게 되면 구조상 충격, 훼손 등에 강해진다. 전해질이 일부 손상되더라도 배터리가 정상적으로 작동한다는 의미다. 에너지밀도 부분에서도 유리하다. 에너지밀도가 향상되면 주행거리가 늘어난다. 액체 전해질을 사용하기 위해 안정성 물질을 투입하는 데 이를 줄이고 양극 음극을 더 넣을 수 있다. 위험은 낮추고 성능은 높이는 배터리인 셈이다.

전고체전지는 충전 속도도 더 빠르다. 1회 충전에 800킬로미터(km) 주행, 1000회 이상 재충전이 가능할 전망이다.

업계에서는 일본이 가장 앞선 것으로 보고 있다. 10년 이상 연구 중인 도요타는 파나소닉과 손을 잡고 상용화에 다가서고 있다. 해당 사업에 18조원 이상을 투자했다. 이들 연합은 전 세계 전고체전지 관련 특허 40%를 확보한 상태다. 이르면 연내 전고체전지를 탑재한 차량을 공개할 계획이다.

국내에서는 삼성이 선두주자다. 지난해 3월 삼성종합기술원이 전고체전지 원천기술을 공개했고 삼성SDI는 개발을 가속화하고 있다. 지난해 현대차그룹과 논의를 진행한 데 이어 최근에는 공동으로 선행배터리연구소를 설립할 것이라는 소식도 전해졌다. 상용화까지는 수년이 남은 것으로 예상되지만 이보다 이른 시점에 제품을 내놓기 위해 노력 중이다.

미래컴퍼니 씨아이에스 디에이치 등은 국내 장비사들은 전고체전지 생산라인을 구축하기 위해 힘을 모았다. 3사는 업무협약(MOU)을 맺고 각각 ▲공정 최적화 및 불량 검출 장비 ▲양-음극판 합착 장비 ▲일정 크기로 자르는 장비 등을 개발하고 있다. 장비가 갖춰지면 삼성SDI 등 국내 배터리 제조사도 생산라인 확보가 용이해질 전망이다.

중국 CATL은 베이징자동차 등 자국 업체와 개발을 시작했다. 폭스바겐은 퀀텀스케이프, BMW는 솔리드파워와 협력하고 있다. 오는 2025년 이후 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시할 계획이다.

배터리 업계 관계자는 “전고체전지가 차세대 배터리로 거듭날지는 아직 확신할 수 없다”면서도 “가능성은 제일 큰 만큼 업체마다 상용화를 위해 많은 노력을 기울일 것”이라고 분석했다.

중국 CATL, 현대차 E-GMP 3차 물량도 따내…국내 배터리 3사 위협

현대자동차(005380)그룹의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 3차 배터리 공급사로 SK이노베이션과 중국의 CATL이 선정된 것으로 전해졌다.

아이오닉 브랜드 제품 라인업 렌더링 이미지. 왼쪽부터 아이오닉6, 아이오닉7, 아이오닉5./현대자동차 

21일 업계에 따르면 현대차그룹은 2023년 이후 출시하는 전기차 플랫폼 E-GMP 3차 물량의 배터리 공급사로 중국 CATL과 SK이노베이션을 선정해 최근 통보한 것으로 전해졌다. 중국의 CATL은 이번에 발주된 3개 차종 가운데 2개 차종의 배터리를, SK이노베이션은 1개 차종을 따낸 것으로 알려졌다.

3차 물량 규모는 당초 알려진 20조원 보다는 줄어든 것으로 알려졌다. E-GMP 3차 물량은 아이오닉7과 기아 스포츠유틸리티차(SUV) 3개 차종 등 총 4개 차종이 발주됐으나 아이오닉7이 빠지면서 규모가 9조원대로 축소됐다는 것이다. 이 때문에 아이오닉7의 배터리는 현대차와 LG에너지솔루션이 인도네시아에서 추진중인 합작법인(JV)에서 생산할 것이라는 말이 나온다.

이번 3차 물량까지 현대차의 E-GMP 기반의 전용 전기차 모델의 배터리는 SK이노베이션과 LG에너지솔루션, CATL의 3파전이 됐다. CATL이 현대차그룹의 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP를 기반으로 한 전용 전기차에 배터리를 납품하는 것은 16조원 규모의 2차(아이오닉6 등) 물량을 LG에너지솔루션과 공동으로 따낸 데 이어 이번이 두번째다.

CATL은 중국정부의 지원 아래 급속도로 시장을 확대해가고 있다. SNE리서치가 발표한 지난해 세계 전기차 배터리 사용량 순위에서 CATL의 점유율은 24.0％(34.3GWh)로 1위, LG에너지솔루션이 23.5％로 2위다. 이 가운데 CATL은 2019년 0.4%에 불과했던 중국 제외 시장 점유율이 작년에는 6.5%까지 늘었다. CATL은 최근 중국뿐만 아니라 글로벌 자동차 생산의 전초기지인 유럽에도 대규모 공장을 신축하는 등 투자를 확대하고 있다.

中 CATL, 현대차 물량 따냈다...안방 '위협'

중국 CATL이 현대차그룹의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 3차 배터리 공급사로 선정되며 안방을 위협하고 있다.

21일 업계에 따르면 현대차그룹은 2023년 이후 출시하는 전기차 플랫폼 E-GMP 3차 물량의 배터리 공급사로 중국 CATL과 SK이노베이션(096770)을 선정해 통보했다. 중국의 CATL은 이번에 발주된 3개 차종 가운데 2개 차종의 배터리를 납품하게 돼 1개 차종을 따낸 SK이노베이션을 제쳤다.

업계는 3차 물량 규모가 당초 알려진 20조원 보다는 줄어든 것으로 보고 있다. 당초 E-GMP 3차 물량은 아이오닉7과 기아 스포츠유틸리티차(SUV) 3개 차종 등 총 4개 차종이 발주됐으나 아이오닉7이 빠지면서 규모가 9조원대로 축소됐다는 것이다. 아이오닉7의 배터리는 현대차와 LG에너지솔루션이 인도네시아에서 추진중인 합작법인(JV)에서 생산할 것이란 관측이 우세하다.

CATL이 현대차그룹의 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP를 기반으로 한 전용 전기차에 배터리를 납품하는 것은 16조원 규모의 2차(아이오닉6 등) 물량을 LG에너지솔루션과 공동으로 따낸 데 이어 이번이 두번째다.

이번 3차물량까지 현대차의 E-GMP 기반의 전용 전기차 모델의 배터리는 SK이노베이션과 LG에너지솔루션, CATL의 3파전이 됐다.

CATL은 중국정부의 전폭적인 지원을 받고 국내 배터리 3사(삼성SDI(006400) 포함)를 위협하고 있다. CATL은 2019년 0.4%에 불과했던 중국 제외 시장 점유율이 작년에는 6.5%까지 늘었다. 이에 힘입어 SNE리서치가 발표한 지난해 세계 전기차 배터리 사용량 순위에서 CATL의 점유율은 24.0％(34.3GWh)로 1위를 차지했다. LG에너지솔루션(23.5)％이 뒤를 바짝 쫓고 있다. CATL은 글로벌 자동차 생산기지인 유럽에도 대규모 설비 투자를 확대하고 있다.