[편집자주] 전기자동차 등 미래 모빌리티 사업비전을 위해 정의선 현대차그룹 수석부회장 주도의 K드림팀 결성이 물살을 타고 있다. 정 수석부회장의 러브콜에 이재용 삼성전자 부회장, 구광모 LG그룹 회장에 이어 7일 최태원 SK그룹 회장도 손을 맞잡았다. 향후 구체적인 사업적 동맹이 현실화될지는 미지수이지만 글로벌 톱플레이어인 한국 최고의 기업 총수들 만남은 한국 경제를 위한 긍정적인 신호임은 분명하다. 이른바 배터리 회동 다음은 어떻게 될까. 미래차 산업의 밑그림을 많은 이해관계자가 응원하고 있다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 정의선 현대차그룹 수석부회장이 최태원 SK그룹 회장과의 회동을 끝으로 국내 배터리 3사와의 만남을 마무리했다. 2025년까지 수소전기차를 포함 세계 3위권 진입을 목표로 한 현대차는 국내 배터리 3사의 기술력에 공을 들이고 있다.

LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등 배터리 3사의 기술력은 세계적으로 인정을 받고 있다. 각국 완성차 업체들의 러브콜이 쇄도하는 중이다. SNE리서치에 따르면 올해 5월까지 세계 전기차 배터리 시장 점유율에서 LG화학이 24.2%로 1위를 달리고 있다. 삼성SDI가 6.4%로 4위, SK이노베이션은 4.1%로 7위로 이어 질주 중이다.

배터리는 '전기차의 심장'으로 여겨지는 핵심 부품으로 전기차 비용의 40% 가량을 차지한다.

◆SK이노베이션, 고(高)니켈 기술력 세계 최고 자신

7일 관련업계에 따르면 현재 전기차에는 소재를 기준으로 리튬이온 배터리가 적용된다. 양극재에서 나온 리튬이온이 액체로된 전해질을 통해 음극재로 이동하면서 전기를 발생시키는 원리다. 업계에서는 리튬이온 배터리 이후 차세대 배터리 개발에 관심을 갖고 있다.

또한 셀의 모양에 따라서는 납작한 각형, 모양 변경이 자유로운 파우치형, 원통형 등 세 가지로 구분한다. 이날 정 수석부회장이 방문한 SK이노베이션은 파우치형을 주력 제품 한다.

SK이노베이션은 "전기차 배터리 업계에서 후발주자로 알려져 있지만 1992년부터 전기차 개발, 연구를 시작했다"면서 "현재 리튬이온 배터리중 가장 일반적인 삼원계(니켈, 코발트, 망간) 양극재를 적용한 배터리에서 니켈 비중을 늘려 배터리의 힘과 주행거리를 확대하는 고(高)니켈 기술력은 글로벌 최고 수준"이라고 자신했다.

이어 "NCM811(니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%) 양극재를 적용한 배터리를 2016년 세계 최초로 개발하고 2018년부터 양산 중"이라면서 "작년에는 NCM9 1/2 1/2(니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%) 양극재를 채택한 배터리 개발도 세계 최초로 성공했다"고 설명했다.

이날 정 수석부회장과 최 회장의 회동에서는 SK이노베이션이 차세대 배터리 기술로 연구중인 리튬메탈 배터리에 대한 논의가 있었다. 리튬이온 배터리의 음극재인 흑연 또는 실리콘을 리튬 메탈로 대체해 에너지 밀도를 1000wh/L 이상으로 향상시킬 수 있는 차세대 배터리 기술로 주행거리 확대, 차량 경량화에 따른 에너지 절감이 가능하다고 SK이노베이션 측은 설명했다.

SK이노베이션은 작년 말 기준 연간 생산능력 20GWh 체제를 구축했으며 중국, 헝가리, 미국 등 글로벌 거점에 배터리 공장 신‧증축을 통해 2025년까지 연간 생산능력 100GWh을 목표로 한다.

◆ LG화학, 리튬황‧장수명‧전고체 배터리 개발 매진

LG화학은 파우치형으로 시장을 선점했다. 특히 파우치형, 리튬이온 배터리로 전세계 완성차 업체와 합작법인을 세워 배터리 공급, 개발에 나서는 점이 눈에 띈다.

LG화학은 미국 최대 자동차업체인 제너럴모터스(GM)와 지난해 각각 1조원을 투자해 미국 오하이오주에 배터리 합작법인을 세우고 차세대 배터리인 얼티움을 배터리를 개발하고 있다. 1회 충전으로 최대 643㎞(약 400마일) 이상을 주행할 수 있는 고밀도·고용량 배터리라는 게 LG화학의 설명이다. 얼티움 배터리는 향후 10년간 GM에서 출시되는 모든 전기차에 탑재될 예정이다.

LG화학을 세계 전기차 배터리 시장 점유율 1위로 올려준 주역은 올해 초부터 테슬라에 공급한 원통형 배터리다. 테슬라 중국용 전기차 '모델3'에 공급하는 배터리를 LG화학 중국 난징공장에서 생산, 납품하고 있다. 요청 물량이 크게 늘어 국내 오창공장 내 생산라인 중 20%를 테슬라향으로 전환할 것으로 알려졌다.

지난달 정의선 현대차그룹 수석부회장과 구광모 LG그룹 대표와의 회동에서는 LG화학이 연구중인 차세대 배터리가 화두에 오르기도 했다. LG그룹 관계자는 "장수명 배터리와 리튬황 배터리, 전고체 배터리 등 미래 배터리 분야에서 게임 체인저가 될 기술 개발에 박차를 가하고 있다"고 강조했다.

리튬황 배터리는 양극재로 황탄소 복합체, 음극재로 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게당 에너지 밀도가 기존 리튬이온 배터리 대비 2배 이상 높아 주행거리를 획기적으로 늘릴 수 있을 것이라고 LG화학은 설명한다. 장수명 배터리는 현재의 배터리보다 5배 이상 더 오래 사용해도 성능이 유지되는 특징을 갖는다.

LG화학은 지난해 폴란드공장 생산능력을 크게 확대후 수율 문제로 애를 먹었지만 올해 초 예상보다 빠르게 안정화되면서 실적 개선에 긍정적 영향을 줄 것으로 업계에서는 판단하고 있다. LG화학 관계자는 "수주 물량 공급을 위한 폴란드공장의 증설도 진행중"이라며 "연말까지 생산능력 100~110GWh을 목표한다"고 말했다.

◆ 삼성SDI, 전고체배터리 '덴드라이트' 해결할 기술 세계 최초 적용

삼성SDI는 각형을 주력제품으로 하고 있어 일부에서는 전세계 완성차 업체와 호환이 떨어진다는 시각도 있다. 현대기아차가 파우치형을 사용해 그간 삼성SDI와는 거래가 없었던 게 그 예다.

하지만 올해 전세계의 관심을 한몸에 받았다. 삼성전자 종합기술원이 공개한 차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체배터리의 수명과 안전성을 높이면서 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술이 때문이다. 전고체 배터리 상용화를 위해 넘어야 할 난제를 삼성이 세계 최초로 풀었다는 평가다.

정의선 수석부회장이 국내 배터리 3사와의 회동을 시작하게 된 계기이기도 하다. 정 수석부회장이 직접 삼성SDI 공장을 방문해 해당 기술에 대한 설명을 들으면서 또 한번 이목을 집중시켰다.

전고체 배터리에는 음극 소재로 사용되는 리튬금속이 배터리의 수명과 안전성을 낮추는 '덴드라이트(Dendrite)' 문제가 발생하는데 삼성전자가 이 문제를 해결하기 위해 전지 음극에 5마이크로미터 두께의 은·탄소 나노입자 복합층을 적용한'석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다.

크기는 리튬이온 배터리의 절반 수준 줄고 1회 충전당 주행거리는 800km, 1000회 이상 재충전이 가능하다.

아울러 삼성SDI는 올해 배터리 생산능력을 30GWh로 늘리고 향후 5년간 4배 이상 확대할 계획이다. 삼성SDI 관계자는 "시장의 기대에 부응하도록 최선을 다하고 있다"면서 "차세대 배터리 기술 개발에 집중하고 있다"고 강조했다.

yunyun@newspim.com