"中 LFP 독점 깬다"… 韓, 2030년 '나트륨이온 배터리' 완전 상용화 총력전

중국 기업들이 전 세계 배터리 에너지 저장 장치(ESS) 시장의 90%를 장악하고 있는 리튬인산철(LFP)의 아성에 맞서, 한국 정부와 배터리 3사가 차세대 저가형 배터리인 '나트륨이온 배터리(SIB)'로의 전략적 대전환을 선언했다.

산업통상부 등 관계 부처가 최근 발표한 '배터리 산업 기술 로드맵'에 따르면, 한국은 2030년까지 나트륨이온 배터리의 완전 상용화를 달성해 ESS와 보급형 전기차 시장의 주도권을 되찾겠다는 구상이다.

이와 동시에 2028년 에너지 밀도 400Wh/kg에 달하는 '꿈의 배터리' 전고체 배터리를 완성해 프리미엄 전기차, 휴머노이드 로봇, 드론, 도심항공교통(UAM)을 공략하는 '극과 극 투트랙(Two-track)' 전략을 가동한다.

그동안 고가 프리미엄인 '하이니켈 삼원계(NCM)'에 과도하게 편중되었던 K-배터리의 포트폴리오 한계를 극복하고, 리튬 대비 매장량이 풍부하고 공급망 리스크가 적은 소금을 원료로 한 나트륨 배터리를 집중 육성해 글로벌 1위 탈환을 위한 '선택과 집중'에 돌입했다는 분석이다.
9월 30일(현지시각) 글로벌 재생에너지 및 배터리 전문 매체 ESS 뉴스(ESS News)와 PV매거진 보도에 따르면, 한국 정부는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 배터리 3사 및 포스코홀딩스, 에코프로 등 주요 소재 기업들과 손잡고 나트륨이온 배터리의 국가 표준 개발에 본격 착수했다.


한국 정부가 제시한 나트륨이온 배터리 로드맵의 핵심 이정표는 에너지 밀도 혁신이다. 2027년까지 160Wh/kg 수준을 확보한 뒤, 2030년까지 LFP 배터리의 최고 수준을 넘어서는 220Wh/kg까지 끌어올리는 것을 목표로 잡았다.

비록 중국 CATL이 지난 2021년 160Wh/kg의 1세대 나트륨이온 배터리를 공개하며 시장을 선점했으나, 한국은 고도화된 양극재 합성 기술과 셀 공정 최적화를 통해 2030년 상용화 시점에는 중국산 제품과의 성능 및 에너지 밀도 격차를 완전히 역전시키겠다는 계산이다.

특히 이번 로드맵은 치열한 경쟁 관계였던 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 K-배터리 3사의 '전례 없는 원팀 공조'를 이끌어냈다.

정부는 파우치 및 각형 배터리의 외형 규격 치수를 통일하고, 차세대 집전체 등 비경쟁 분야의 부품 사양을 표준화해 중복 투자를 방지하고 생산 단가를 낮추기로 했다.
아울러 국내 소재 기업들이 개발한 나트륨 양극재·음극재를 셀 제조사가 즉각 실증·구매하는 상생 구매 프로젝트를 가동하고, 2027년부터는 실제 전기차 주행에서 추출된 배터리관리시스템(BMS) 데이터를 소재 및 셀 개발사에 실시간 피드백하는 통합 데이터 순환 플랫폼도 구축한다.


한국이 나트륨이온으로 눈을 돌린 결정적 배경은 고착화된 글로벌 ESS 시장의 판도 때문이다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면 현재 글로벌 전력망 및 배터리 저장 장치 배치의 약 90%는 중국산 LFP 배터리가 싹쓸이하고 있다. 한국 기업들이 장악해 온 고니켈 삼원계는 화재 안전성과 가격 측면에서 대규모 ESS 프로젝트에 진입하기 어려웠다.

나트륨이온 배터리는 고가의 리튬, 코발트, 니켈 대신 저렴한 나트륨과 철, 망간을 사용해 대량 생산 시 LFP보다 원가를 30~40% 이상 낮출 수 있고, 저온 성능과 열적 안정성이 뛰어나 ESS의 최적 대안으로 꼽힌다.

비록 초기 생산 단계에서는 제조 단가가 높지만, 정부는 2027년부터 2031년까지 약 4,000억 원 규모의 국책 연구개발(R&D) 프로그램을 투입해 규모의 경제 조기 달성을 지원한다.

이에 발맞춰 배터리 및 소재 기업들은 2026년부터 2030년까지 5년간 약 8조 원 규모의 차세대 연구 및 생산시설 투자를 집행할 계획이다. 정부 역시 2027년부터 국내 생산을 촉진하기 위한 '생산세액공제(K-인플레이션감축법)'를 전격 도입하고, 유럽연합(EU) 수준의 폐배터리 의무 재활용 제도를 신설해 기업들의 투자 부담을 덜어주기로 했다.


저가형 나트륨 배터리와 함께 한국은 미래 게임체인저인 전고체 배터리에서도 압도적인 기술 우위를 점하겠다는 청사진을 분명히 했다.

로드맵에 따르면, 한국은 2027년 '세계 최초' 고체 전해질 프로토타입 공개를 목표로 설정했으며, 2028년에는 에너지 밀도 400Wh/kg에 도달하는 전고체 배터리를 완성해 2030년 전면 상용화에 나설 방침이다.

화재 위험이 없는 400Wh/kg급 고체 배터리는 1회 충전으로 1,000km 이상을 달리는 초고성능 하이퍼카와 자율주행 전기차는 물론, 경량화가 필수적인 휴머노이드 로봇, 군용 드론, 에어택시(UAM) 등 미래 첨단 이동체 시장을 독점할 핵심 동력원으로 자리 잡게 된다.

배터리 업계 관계자들은 한국이 ESS와 보급형 시장에서는 '가성비의 나트륨 배터리'로 중국의 LFP 영토를 잠식하고, 첨단 미래 모빌리티에서는 '초격차 전고체 배터리'로 글로벌 1위 지위를 굳히는 양면 작전을 펼치게 됐다고 평가했다. 중국의 거센 저가 공세 속에서 민관이 힘을 합친 이번 대규모 로드맵이 K-배터리의 부활을 이끄는 중대한 분기점이 될 수 있을지 주목된다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com