전기차 시장이 폭발적으로 성장하는 대내외적 환경 속에서 2035년 글로벌 전기차용 이차전지 시장이 6160억달러(815조원) 규모에 이를 것이란 전망이 나왔다. 특히 차세대 이차전지로 불리는 전고체 배터리가 2035년께 전체 이차전지 시장의 10∼13%를 차지할 거라는 예측이 나오자, '차세대 배터리'를 겨냥한 연구가 어디까지 어떤 방식으로 진행되고 있는지도 관심을 끌고 있다.

13일, 에너지 전문 시장조사업체인 SNE리서치가 주최한 '넥스트 제너레이션 배터리 세미나(NGBS) 2023'이 서울 강남구 과학기술회관에서 열렸다. 이날 세미나에서는 차세대 배터리를 위한 '이차전지소재 개발방향'과 '차세대 전기차 배터리 개발방향'에 대한 세션이 진행됐다.

남상철 포항산업과학 연구원(RIST)은 '차세대 이차전지소재 개발 방향'을 주제로 발표에 나섰다. 그는 "배터리 에너지 밀도 연구가 계속 되고 있다"며 "실리콘 음극재의 개발도 진행 중"이라고 말했다.

포스코는 글로벌 이차전지 소재 기업 중에서 리튬 원료를 확보한 곳으로 양극재 기술 강화에 투자하고 있다. 남 연구원에 의하면 포스코는 한국에서 양극재와 음극재를 동시에 만드는 유일한 곳이기도 하다.

특히 최근 글로벌 전기차 업체들의 배터리 성능 개선 요구로 '실리콘 음극재'에 대한 수요도 커지고 있어, 해당 소재는 차세대 배터리의 필수 요건 중 하나로 꼽히고 있다. 완성차 업체인 테슬라와 폭스바겐 등도 실리콘 음극재를 채택한 배터리를 전기차에 탑재할 계획인 것으로 알려졌다.

실리콘 음극재는 리튬이온전지에 들어가는 흑연계 음극재보다 에너지 밀도가 약 10배 높은 것으로 알려져 있다. 이는 전기차의 배터리 충전 시간 단축과 주행거리를 연장시킨다는 평을 받고 있다.

남 연구원은 "리튬 메탈도 음극재로 연구 개발하고 있고 파일럿 단계까지 왔다"며 "황화물계를 이용해 고체 전해질을 만들고 있으며, 양산 공급 계획을 스케일업(성장) 중"이라고 설명했다. 이러한 기술이 실제 상용화된다면 주행거리를 확대하고, 안정성을 극대화하는 배터리가 탄생하게 된다.

이어 '차세대 전기차 배터리 개발방향' 세션 발제자로 나선 류경한 현대자동차 배터리선행개발1팀장은 "배터리 시장은 전기차가 견인하고 있고, 전기차 시장이 커지는 만큼 배터리 시장도 커지고 있다"며 "결국 큰 이슈는 가격을 낮추는 것"이라고 간결하게 말했다.

류 팀장은 "현재 사용 중인 리튬이온 배터리 기술 한계를 극복할 수 있는 차세대 배터리 기술이 필요하다"고 말했다. 현대차는 차세대 배터리로 분류되는 '리튬메탈 배터리(LMB)' 제작에 투자·연구 중인 회사다. LMB는 음극을 리튬(금속)으로 대체한 배터리로, 부피가 작고 안정성과 성능이 뛰어나 차세대 배터리로 주목받는다. 또 음극만 바꾸었기 때문에 에너지 밀도 상승하는 효과가 있다. 이미 현대차는 LMB를 적용한 레이싱 카트를 만들어 데모 운행을 한 바 있다.

이 밖에도 LMB, 셀투팩(CTP) 등 차세대 배터리 기술에 대해서는 "배터리 회사들이 큰 관심을 보이지 않고 있기에 향후 현대차가 직접 뛰어들 가능성은 있다"고 말했다. 류 팀장은 "현대차는 '자동차'만 만드는 기업이 아니라 '스마트 모빌리티 프로바이더'"라고 강조하기도 했다.

다만, 그는 "가격 경쟁력을 높이기 위해 완성차 회사가 직접 배터리까지 생산하는 '배터리 내재화'는 추진할 계획이 없다"면서 "현대차의 배터리 개발 핵심은 '배터리 패키지 효율화 시스템' 등"이라며 "차세대 배터리는 직접 뛰어들 수 있겠지만, K-배터리 기업들이 잘 해주고 있는 현 상황에서는 현대차가 뛰어들면 생태계 교란이 될 수 있다"고 선을 그었다.