"초격차 전고체와 가성비 나트륨"… 韓, 미래 배터리 '투트랙 R&D' 집중 육성

글로벌 전기차 캐즘(일시적 수요 정체)과 중국의 저가 LFP(리튬인산철) 공세에 맞서 한국 정부와 2차전지 산업계가 차세대 배터리 패권을 탈환하기 위한 국가적 전략을 전격 가동했다.

화재 위험을 원천 차단하고 주행거리를 획기적으로 늘린 프리미엄 '전고체 배터리(Solid-State)'와, 고가의 리튬을 완전히 배제해 가격 경쟁력을 극대화한 보급형 '나트륨(소듐)이온 배터리(Sodium-ion)'를 향후 수년간의 최우선 R&D(연구개발) 핵심 과제로 지정하고 배터리 셀 3사와 핵심 양극재 3사를 아우르는 총력 지원 체제에 돌입했다.

10월 15일(현지시각) 체코 전기차·청정에너지 전문매체 에텍뉴스(etec.news) 보도에 따르면, 한국 정부는 차세대 전력 배터리 시장의 구조 변화에 발맞춰 두 가지 완전히 상이한 시장을 공략하는 '투트랙(Two-track)' 배터리 기술 육성 방안을 확정하고 대규모 정책 지원에 착수했다.


이번 프로젝트의 핵심은 한국을 대표하는 배터리 셀 제조사와 소재 기업들이 한데 뭉친 '원팀 코리아' 밸류체인이다.
배터리 완성 셀 분야에서는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사가 전면 참여하며, 핵심 소재인 양·음극재 분야에서는 포스코퓨처엠(POSCO Future M), 엘앤에프(L&F), 에코프로비엠(EcoPro BM)이 전격 합류해 공동 R&D를 수행한다.

현재 배터리 산업은 두 가지 극단적인 요구에 직면해 있다. 하나는 폭발과 화재 위험이 전혀 없는 고에너지 밀도의 하이엔드 전원이며, 다른 하나는 전기차 가격을 내연기관차 이하로 낮출 수 있는 초저가·친환경 전원이다.

한국 정부와 업계는 '두 가지 배터리 기술로 두 개의 서로 다른 글로벌 시장을 분할 장악한다'는 정밀 타격 전략을 수립했다.


첫 번째 축인 전고체 배터리는 액체 전해질을 불연성 고체 전해질로 대체해 화재 위험을 원천 제거하고, 분리막 공간을 줄여 에너지 밀도를 기존 리튬이온 대비 대폭 향상시킨 궁극의 차세대 배터리다.
한국 진영은 이온 전도도가 가장 뛰어난 '황화물계' 고체 전해질을 중심으로 기술 개발을 집중하고 있다.

삼성SDI가 에코프로비엠 등과 협력해 오는 2027년 하반기 세계 최초 완전 전고체 배터리 상용화를 선언한 가운데, LG에너지솔루션은 원가 절감형 건식 전극 공정을 도입한 파일럿 라인을 통해 2029년 상용화를 추진하고 있다.

SK온 역시 할라이드와 황화물계를 결합한 고전압 전고체 개발을 가속화하며 프리미엄 전기차 및 도심항공교통(UAM) 시장 선점을 노린다.


또 다른 축인 나트륨이온 배터리는 지각 내 매장량이 풍부하고 바닷물 등에서 쉽게 채취할 수 있는 소듐(Na)을 핵심 양극재 원료로 사용하는 저가형 배터리다.

원자재 비용이 리튬의 수십 분의 일 수준에 불과하고 저온 방전 성능이 우수해, 현재 중국이 독점하고 있는 LFP 배터리를 대체할 차세대 게임 체인저로 꼽힌다.

정부와 참여 기업들은 나트륨 배터리의 에너지 밀도를 상용화 수준으로 끌어올려 도심형 초소형·엔트리급 전기차는 물론, 가격 민감도가 극도로 높은 대규모 전력망 에너지저장장치(ESS) 시장을 집중 공략한다는 구상이다.

포스코퓨처엠과 엘앤에프 등 소재 기업들은 리튬 대신 나트륨 전구체와 하드카본 음극재를 국산화하는 공정 개발에 박차를 가하고 있다.

업계 전문가들은 "최근 유럽과 북미 등 주요국에서 중국산 배터리에 대한 규제 빗장이 높아지는 시점에, 한국이 프리미엄(전고체)과 보급형(나트륨) 양방향에서 핵심 기술과 국산 소재 공급망을 동시 확보한다면 차세대 배터리 패권 경쟁에서 확고한 주도권을 쥐게 될 것"이라고 평가했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com