토요타, 40년 수명 전고체 배터리 공개…EV 주행거리 1000㎞ 시대 연다

토요타는 2027~2028년 차량에 전고체 배터리(SSB)를 도입할 계획이라고 밝혔다.

이 배터리는 현재 대부분의 전기차(EV) 배터리보다 4배 더 긴 최대 40년 동안 지속될 수 있다고 9일(현지 시각) 인터레스팅 엔지니어링이 보도했다.

SSB 기술은 전기자동차의 잠재적인 게임 체인저로 간주된다. 한 번 충전으로 621마일(1000㎞) 이상의 주행거리를 약속한다.

또한 배터리는 기존 리튬이온 팩보다 더 작고 가벼우며 생산 비용이 저렴할 것으로 예상된다.
지난 10월 토요타는 스미토모 메탈 마이닝과 제휴해 차세대 EV 기술을 위한 양극재를 대량 생산하는 등 전고체 배터리의 획기적인 발전을 발표했다.

전고체 배터리는 가연성 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 안전성, 에너지 밀도, 수명을 향상시킨다. 더 작고, 더 강력하며, 충전 속도가 빨라져 과열 위험이 줄어든다.

이러한 개선은 더 긴 주행거리와 더 빠른 충전을 약속하며, 생산 장애물이 해결되면 솔리드 스테이트 기술은 광범위한 EV 채택의 핵심 후보로 자리매김한다.

토요타는 새로운 SSB가 동력을 공급하는 차량보다 오래 지속될 수 있어 배터리 재사용 가능성을 제공하고, 시간이 지남에 따라 더 높은 초기 비용을 가치 있게 만들 수 있다고 말한다.

카 엑스퍼트에 따르면 도쿄에서 열린 저팬 모빌리티 쇼에서 회사 관계자는 이 기술이 처음에는 비용이 많이 들 것이며 비용 절감은 공급과 생산 공정에 따라 달라질 것이라고 강조했다.

배터리는 현재 EV 팩보다 4배 더 오래 지속되어 소유자에게 더 큰 장기적 가치를 제공할 것으로 예상된다.

처음에는 전고체 배터리의 가격이 상당히 높아질 것으로 예상되지만 시간이 지남에 따라 하락할 것으로 예상된다.

수명이 길기 때문에 여러 차량에서 잠재적으로 두세 번 재사용할 수 있다.

기존 리튬 배터리는 일반적으로 약 10년 동안 용량의 90%를 유지하는 반면, 전고체 배터리는 최대 40년 동안 용량의 90%를 유지하도록 설계됐다.

이러한 확장된 내구성은 또한 기존 배터리 4개에 해당하는 수명을 달성하는 데 전고체 배터리 1개만 필요하기 때문에 생산 시 탄소 배출량을 줄인다.

첫 번째 SSB는 렉서스 또는 센추리 같은 프리미엄 모델에 등장할 가능성이 높으며, 결국 차세대 토요타 코롤라 같은 주류 차량에 도달할 가능성이 높다고 카 엑스퍼트는 보고한다.

토요타와 스미토모는 2021년부터 반복적인 충전·방전 주기 동안 음극 성능 저하를 포함해 지속적인 문제를 해결하는 데 중점을 두고 전고체 배터리용 양극재 개발에 협력해 왔다.

스미토모의 독점적인 분말 합성 기술을 활용, 파트너십을 통해 내구성이 뛰어난 양극재를 생산했다.

이러한 신소재의 대량 생산은 이르면 일본 2028 회계연도에 시작될 것으로 예상되며, 토요타는 더 넓은 시장 유통에 앞서 초기 수혜자로 우선적으로 지명될 예정이다.

이번 협력은 국내 EV 배터리 공급망을 확보하고 중국과 한국에 대한 의존도를 줄이려는 일본의 광범위한 전략과 일치한다.

토요타를 포함한 여러 일본 기업들은 전고체 배터리의 국내 제조에 대한 경제산업성 승인을 받아 현지 배터리 생산에 약 70억 달러(약 9조8000억 원)를 투자하고 있다.

토요타의 노력은 스미토모를 넘어 여러 산업 파트너십으로도 확장된다.

이 회사는 정유업체인 이데미쓰 코산과 협력해 이러한 배터리의 핵심 원료인 황화리튬을 개발하고 있다.

이데미쓰는 연간 1000톤의 황화리튬을 생산할 수 있는 대규모 시설을 건설하고 있으며, 2027년까지 대량 생산을 목표로 하고 있다.

이러한 진전에도 불구하고 전문가들은 전고체 배터리의 대량 채택에는 원자재 조달 문제, 복잡한 제조 공정, 높은 생산 비용으로 인해 시간이 걸릴 것이라고 경고한다.

그럼에도 불구하고 토요타의 최근 개발은 전고체 배터리 상용화를 향한 상당한 추진력을 보여주며, 더 오래 지속되고 효율적인 국내 생산 EV 배터리 기술을 추구하는 데 큰 진전을 의미한다.

토요타의 전고체 배터리는 EV 산업의 게임 체인저다. 40년 수명과 1000㎞ 주행거리는 혁명적이다.

전문가들은 "현재 배터리의 4배 수명은 EV의 경제성을 근본적으로 바꿀 것"이라면서 "배터리 교체 걱정 없이 차량을 평생 사용할 수 있다"고 평가했다.

2027~2028년 출시 목표는 야심 차다. 수년간 연구개발 끝에 상용화가 눈앞에 다가왔다.

한 자동차 업계 관계자는 "토요타가 전고체 배터리 개발을 선도하고 있다"면서 "경쟁사들보다 먼저 시장에 내놓으면 EV 시장 판도를 바꿀 것"이라고 말했다.

스미토모와의 양극재 제휴는 전략적이다. 핵심 소재를 안정적으로 확보해 생산 차질을 방지한다.

전문가들은 "양극재가 전고체 배터리 성능을 좌우한다"면서 "스미토모의 분말 합성 기술로 내구성 높은 양극재를 생산할 수 있게 됐다"고 설명했다.

고체 전해질의 안전성은 큰 장점이다. 액체 전해질의 화재 위험을 제거해 EV 안전성이 대폭 향상된다.

업계는 "전고체 배터리는 과열이나 화재 위험이 거의 없다"면서 "소비자들의 EV 안전 우려를 해소할 핵심 기술"이라고 평가했다.

빠른 충전과 긴 주행거리는 EV 보급의 핵심이다. 1000㎞ 주행은 내연기관 차에 근접한 수준이다.

전문가들은 "충전 시간과 주행거리가 EV 채택의 최대 장애물인데 전고체 배터리가 이를 해결한다"면서 "대중화의 전환점이 될 것"이라고 전망했다.

차량보다 오래 지속되는 배터리는 새로운 개념이다. 배터리를 다음 차량에 재사용할 수 있다.

업계는 "배터리가 자산이 되어 중고차 가치를 높일 것"이라면서 "배터리 재사용 시장이 형성될 수 있다"고 분석했다.

높은 초기 비용은 도입 초기 장애물이다. 렉서스·센추리 같은 프리미엄 모델부터 시작하는 이유다.

전문가들은 "초기에는 고가이지만 양산 확대로 비용이 급격히 하락할 것"이라면서 "코롤라 같은 대중 차종 적용이 목표"라고 설명했다.

일본의 배터리 자립 전략도 중요하다. 중국·한국 의존도를 줄이고 국내 공급망을 구축하고 있다.

전문가들은 "일본 정부가 배터리 산업 육성에 9조8000억 원을 투자하고 있다"면서 "전고체 배터리로 배터리 산업 주도권을 되찾으려 한다"고 분석했다.

이데미쓰와의 황화리튬 개발은 소재 확보 전략이다. 핵심 원료를 국내에서 조달해 공급망을 안정화한다.

업계는 "황화리튬이 전고체 배터리의 핵심 소재"라면서 "2027년 양산 개시로 토요타의 배터리 생산이 본격화될 것"이라고 전망했다.

탄소 배출 감소 효과도 크다. 배터리 1개가 기존 4개 역할을 해 생산량이 4분의 1로 줄어든다.

전문가들은 "배터리 생산이 탄소 집약적이어서 수명 연장이 환경에 큰 도움이 된다"면서 "지속가능한 EV 생태계 구축에 기여할 것"이라고 강조했다.

또 전문가들은 "토요타의 전고체 배터리가 성공하면 EV 산업의 판도가 바뀔 것"이라면서 "다만 대량 생산의 기술적·경제적 과제를 극복하는 것이 관건"이라고 강조했다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com