배터리 3사, 시간표 빨라진다…차세대 기술 로드맵

국내 전기자동차 배터리 제조 기술력은 선두권이다. 시장점유율이 이를 방증한다. 중국 내수시장을 제외한 글로벌 배터리 시장에서 한국산 배터리 점유율은 지난해 기준으로 57.0%를 기록하며 세계 1위를 차지했다. 오랜 시간 투자해 쌓아온 지식재산권(IP)에 배터리 모양 다양화, 안정적인 수율이 뒷받침된 결과라는 데 업계의 이견이 없다.

앞으로의 과제는 차세대 배터리 개발이다. 선두를 유지하며 미국 IRA(인플레이션 감축법), 유럽 RMA(핵심광물법)에 대응하기 위한 최적의 해결책은 기술 경쟁력 제고다. 로드맵은 전기차 시장이 본격화되는 2030년으로 맞춰진 상태다. 18일 업계에 따르면 국내 배터리 3사는 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리, 하이니켈 배터리 개발에 전력을 쏟고 있다.

LG에너지솔루션은 △2026년 고분자계 전고체 배터리 △2027년 리튬황 배터리 △2030년 황화물계 전고체 배터리 상용화가 목표다. 내부에선 시간표를 앞당기기 위한 투자 확대를 검토 중이다. 현재 국내 카이스트(KAIST FRL), 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학(UCSD FRL)에 이어 독일 뮌스터 대학(MEET FRL)과 손잡고 공동으로 연구센터를 운영 중이다.

리튬황 배터리 개발은 LG에너지솔루션의 투 트랙 전략이다. 회사 측은 "무게와 가격 면에서 강점을 보인다"며 "전고체 배터리와 비교할 때 어떤 게 더 좋고 먼저 상용화될지는 장담하기 어렵다"고 말했다. 전고체 배터리만큼 리튬황 배터리 개발에 속도를 내고 있다는 얘기다. 기술을 조기에 확보해 드론 및 도심항공교통(UAM) 등과 같은 미래 운송수단에 적용한다는 게 LG에너지솔루션의 계획이다.
SK온은 하이니켈 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리 개발에 집중해 △2025년 니켈 함량 94%의 NCM 배터리 △2029년 니켈 함량 98%의 NCM 배터리 양산이 목표다. 이로써 하이니켈 배터리 개발 분야의 '세계 최초' 타이틀을 이어갈 방침이다. 앞서 SK온은 2014년 니켈 함량 60% 수준의 배터리 양산을 시작한 이후 2016년 80%, 2019년 88%로 니켈 함량을 높여가는 데 선도적 역할을 해왔다.

이와 함께 독자기술인 'S-Pack' 개발에도 공을 들이고 있다. S-Pack이란, 특정 배터리 셀에서 화재가 발생할 경우 주변 셀로 열이 번지는 것을 차단해 배터리 팩의 안전성을 강화한 기술이다. 여기에 팩 부품 수를 줄여 비용을 절약하고 공간 효율은 높였다. 다만 S-Pack을 실제 양산 제품에 적용하기까지는 수년이 더 필요한 것으로 전해졌다.

삼성SDI는 현재 선보인 P5(Gen.5)에서 △2024년 P6(Gen.6) △2026년 P7(Gen.7) △2027년 8세대(전고체) 배터리로 순차적 개발을 제시했다. 이를 위해 연구개발비를 꾸준히 확대하고 있다. 올해 1분기에만 2583억 원을 지출했다. 국내 배터리 3사 가운데 가장 많은 투자다. LG에너지솔루션과 SK온은 각각 1836억 원, 477억 원으로 집계됐다.

방점은 전고체 배터리에 찍었다. 수원 연구소 내 약 2000평 규모로 마련되는 파일럿 라인은 전고체 배터리 양산을 위한 전용 설비들로 채워질 예정이다. 회사 측은 "그동안 전고체전지 시제품을 만드는 등 기술 초격차에 주력해왔다"면서 글로벌 배터리 기업 가운데 전고체 배터리 부문 특허 보유 수가 가장 많다고 밝혔다. 실제 전고체 배터리 양산을 목표로 한 시점은 LG에너지솔루션보다 3년 빠르다.


소미연 글로벌이코노믹 기자 pink2542@g-enews.com