(팝콘뉴스=권현정 기자) LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 3사가 배터리 산업 전시회 '인터배터리2020'에서 차세대 배터리를 화두로 맞붙었다.

21~23일 사흘간 삼성동 코엑스 컨퍼런스A홀에서 진행되는 이번 행사에서 3사는자사의 배터리가 탑재된 차량을 부스 중앙에 전시하고 원동기, 드론 등 모빌리티 중심으로 기존 배터리 사업 연혁과 차세대 배터리 기술을 소개했다.

삼성SDI·LG화학 '전고체 배터리' 전면... SK이노 '긴' 배터리 셀 공개

3사는 모두 이번 전시회를 통해 차세대 배터리의 윤곽을 드러냈다.

우선 삼성SDI와 LG화학은 '전고체 배터리(전해질이 고체인 배터리)'를 전면에 내세웠다.

현재 전기동력 모빌리티에 적용된 배터리 대부분은 리튬이온 배터리다. 리튬이온 배터리는 양극에 주입된 리튬에서 분리돼 음극으로 이동한 이온이 전해질을 진동하며 작동하는 방식의 배터리로, 전해질이 액체이기 때문에 자칫 발화할 수 있다는 점, 무겁다는 점, 부피를 상당히 차지한다는 점 등이 한계로 지목돼 왔다.

최근 BMW, 포드 등 삼성SDI 배터리를 탑재한 차량의 배터리가 연소 가능성으로 전량 리콜 혹은 출차 정지된 사례나 LG화학의 배터리가 탑재된 것으로 알려진 현대자동차 코나EV 화재 사건 등으로 두 개사는 홍역을 앓은 바 있다.

이에 국내 배터리사들은 불이 붙지 않고 비교적 가벼우며 부피를 줄인 고체 물질로 액체 전해질을 대체하려는 시도를 이어가고 있다. 3사 모두 전고체 전해질 개발은 완료한 것으로 알려져 있으나 상용화는 아직이다.

이날 LG화학이 제시한 차세대 배터리 전해질은 황화물계 고체전해질과 고분자계 고체전해질 2종이다.

황화물계 고체 전해질은 최근 LG화학이 무인기에 탑재해 시험 비행을 성공한 리튬황 배터리에 적용된 것으로, 비행체에 적용될 수 있을 만큼 가벼운 무게와 높은 전도도가 특징이다.

다만, 생산공정이 까다로워 상용화까지는 오랜 시간이 걸린다는 것이 관계자 설명이다.

따라서 LG화학은 일단의 차세대 배터리 개발 역량을 고분자계 고체전해질에 집중하고 있다. LG화학 관계자는 "고분자계 고체전해질은 황화물계 고체전해질보다 전도도는 낮지만, 기존 리튬이온 전지 공정을 그대로 활용할 수 있다는 장점이 있다"며 "현재는 고분자계 고체전해질을 중심으로 삼고 있다"고 말했다.

삼성SDI 역시 고체전해질을 활용한 배터리 기술 개발을 올해 완료했고, 상용화 시기는 아직 미정이라고 설명했다.

삼성SDI 관계자는 "아직 연구단계지만, 음극에 은을 코팅해 전도도를 높여 성능에 유리하게끔 했다"며 기술의 개략을 설명했다.

삼성SDI는 지난 3월 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 자사의 차세대 전고체 배터리 기술을 게재한 바 있다.

삼성SDI는 2023년 소형 셀 검증, 2025년 대용량 셀 검증을 거쳐 2027년 이후 셀을 양산할 계획이다.

SK이노베이션은 차세대 배터리로 '울트라 롱 멀티탭 셀(Ultra Long Multi-tab Cell)'을 제시했다.

'(배터리)셀'은 배터리의 가장 작은 상품 단위, '탭'은 배터리의 극단 연결부를 가리킨다. '멀티탭 셀'은 기존 배터리셀의 양쪽에 하나씩 붙어 있던 탭을 한 쌍씩 더 붙인 형태다.

짧은 충전과 오랜 작동이 배터리사의 과제인 만큼 차세대 배터리는 점차 부피가 늘어날 전망인데, 배터리 부피가 늘어나면 양극이 멀어지면서 셀의 성능이 떨어진다.

이때 셀의 연결부인 탭을 두 배로 늘리면 배터리 성능저하를 일으키는 내부 저항 등이 감쇄되는 효과가 있다고 SK이노베이션은 설명했다.

'울트라 롱 멀티탭 셀'은 이같은 멀티탭의 강점을 이용해 기존 제품 대비 길이를 크게 늘린 신형 배터리로, 아직 상용화 시기는 정해지지 않았다고 SK이노베이션 관계자는 전했다.