* 2차전지(전고체) 이슈 & 모멘텀
배터리의 패러다임도 변화하고 있다. 지금까지는 규모의 전쟁이였다면, 이제는 고효율 기술 선점을 두고 업체들이 전쟁을 벌이고 있다. 이에 따라, 꿈의 배터리라 불리는 전고체 배터리 기술을 개발하기 위해 각 기업들의 연구가 한창이다. 일본 자동차 업체 도요타가 전고체 배터리 개발에 가장 앞선 것으로 평가되는 가운데, LG에너지솔루션에서 공동연구를 통해 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 밝혀 기대감을 키우고 있다.
전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 치명적인 단점인 폭발 위험은 줄이고 최대 800km까지 주행할 수 있어 꿈의 배터리로 불리지만, 에너지 밀도가 높아 60도 이상에서만 충전이 가능하고 빠르게 충전할 수 없다는 점이 난제로 꼽혀왔다. 이번에 LG에너지솔루션이 상온에서 충전할 수 있는 전고체 배터리 기술을 개발했다. 이번 기술 개발로 상용화 경쟁에서도 앞서갈 수 있는 계기를 마련했다는 분석이다. LG에너지솔루션은 24일 "미국 샌디에이고 대학(UCSD)과 공동으로 기존 60도 이상에서만 충전할 수 있었던 전고체 배터리의 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전할 수 있는 장수명 배터리 기술을 개발했다"고 밝혔다. LG에너지솔루션 관계자는 "실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충·방전 수명이 500회 이상인 건 이번이 처음"이라고 말했다. 공동 연구 결과는 이날 저명한 과학저널인 '사이언스(Science)'지에 실렸다.
전고체 배터리를 놓고는 특히 한국과 일본 업체간 개발 경쟁이 치열하다. 일본에서 도요타가 전고체 배터리에 두각을 드러내고 있는데, 해당 기술을 개발해온 지 13년째이다. 지난 7일 자사 공식 유튜브 채널을 통해 전고체 배터리로 달리는 전기차 모습을 공개했다. 전고체 배터리 관련 특허는 전체 40%에 해당하는 1000개에 달한다. 2030년까지 1조5000억엔을 투자한다고 밝히기도 했다. 도요타는 아직 상용화 시점을 밝히지 않았지만, 2023년 내지 2024년께 전고체 배터리를 장착한 전기차를 내놓을 것으로 관측된다. 국내에서 LG에너지솔루션 외에도 삼성SDI에서는 현재 개발 중인 차세대 전고체 배터리를 이달 초 국제전기자동차엑스포에서 선보이며 2025년 전고체 배터리 기술개발을 완료해 2027년 상용화를 이룬다는 목표다. 또한 SK이노베이션은 리튬이온 배터리의 음극재 소재인 흑연·실리콘을 금속물질로 대체한 리튬메탈 배터리를 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프 미국 텍사스대 교수와 연구 중이다.
BMW, 폭스바겐과 포드도 전고체 배터리 스타트업에 투자를 나섰다. 경영 컨설팅업체 알릭스 파트너스에 따르면 주요 배터리 스타트업은 이미 20억달러(약 2조3000억원)에 달하는 투자액을 유치했다. 이중 절반은 미국 스타트업 퀀텀스케이프가 차지하는데 이 회사는 지난해 12월 15분 안에 80%를 충전하는 전고체 배터리 개발실험 결과를 발표해 주목받았다. 폭스바겐은 퀀텀스케이프에 지난 5월 1억달러 추가 투자를 결정하며 총 3억달러를 투자하기로 했다. BMW와 포드도 배터리 스타트업 솔리드파워에 1억3000만달러를 투자하기로 했다. 솔리드파워는 내년 전고체 배터리를 시범 생산하기 위한 제조라인을 구축하겠다는 계획이다.
시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 올해 2GWh 수준인 전 세계 전고체 배터리 시장은 2030년 135GWh로 70배가량 커질 전망이다. 업계에서는 이르면 2025년, 늦어도 2027년에는 전고체 배터리 양산을 시작할 것으로 보고 있다. 전기차의 게임체인저라 불리는 전고체 배터리 시장을 국내 기업들이 선점해나갈 수 있을지 귀추가 주목된다.
● 2차전지(전고체) 관련주
* LG화학 : LG그룹 계열의 국내 대표적인 화학기업. 전지사업부문을 물적분할해 신설회사 주식회사 LG에너지솔루션을 설립. 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술 개발.
* 삼성SDI : 소형전지, 자동차전지, ESS 등을 생산/판매하는 에너지솔루션 사업부문과 반도체 및 디스플레이 소재 등을 생산/판매하는 전자재료 사업 부문을 영위. 21년 9월 국제전기자동차엑스포에서 개발중인 2차전지 전고체 배터리 공개.
* 한농화성 : 20년 9월 국책과제 '리튬금속분자전지용 전고상 고분자 전해질 소재 합성 기술 및 상용화 기술 개발'의 주관기업으로 참여했으며, 한국화학연구원과 LG에너지솔루션과 연구를 함께 수행 중. 동사는 전고체 배터리 고분자 전해질의 핵심소재인 가소제와 가교제를 개발하고, 한국화학연구원과 LG화학은 이를 이용한 배터리의 안정화, 성능 평가 등을 담당 중.
* SK이노베이션 : SK그룹 계열의 종합에너지기업. 21년 8월 배터리사업을 분할하여 에스케이배터리 주식회사를 설립키로 결정.
* 아바코 : 전고체 이차전지의 고체전해질을 고속으로 증착하는 공정 및 장비를 개발 중.
* 씨아이에스 : 20년 12월 한국전자기술연구원과 전고체전지 핵심소재인 고체전해질 특성향상에 관한 기술이전 계약을 체결.
* 이수화학 : 이수그룹 계열의 석유화학업체. KETI가 주관하는 황화물계 전고체 배터리 전해질 핵심기술 개발 업체로 선정돼 개발을 추진 중.
* 미래컴퍼니 : 산업통상자원부 주관 전고체전지 셀 제조장비 개발 과제에 참여 중.
* 동화기업 : 전고체 배터리용 전해액 연구 국책과제 업체에 선정돼 지난 2019년부터 연구를 진행 중.
* 티에스아이 : 2차전지 제조장비 업체. 2차전지 제조 장비 중 2차전지의 활물질, 도전제, 결합체, 용매를 혼합하는 Mixing 공정을 운영하는 장비와 그 시스템 판매 사업 등을 영위.
* 일진머티리얼즈 : 일진 그룹 계열의 국내 1위 일렉포일 제조업체로 리튬이온 2차전지용 음극집전체에 사용되는 일렉포일 생산.
* 디에이테크놀로지 : 전고체 배터리 장비 개발 추진 중. 2018년 정부 연구기관인 한국기초과학지원연구원과 전고체 배터리 기반 자유변형 2차전지 제조기술 업무협약을 체결한 바 있음.
* 덕산테코피아 : 20년 9월 신규사업 진출 및 사업다각화에 따른 성장동력 확보 목적 2차전지 전고체 배터리 제조업체 세븐킹에너지 주식회사 지분 취득.
* 테이팩스 : 접착형 집전체용 열압착 부착형 점착소재를 개발해 특허청으로부터 고체 전해질 관련 특허를 취득했으며, 전고체전지 관련 핵심소재 개발에 성공하고 특허 취득.
* SK아이이테크놀로지 : SK그룹 계열의 배터리 소재 전문업체. SK이노베이션의 소재사업부문이 단순/물적분할되어 설립된 업체로, 배터리 핵심 소재인 분리막 사업 영위.
* 천보 : 2차전지 소재 회사들과 함께 고체 전해질 개발을 위한 국책 과제를 수행 중.
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