중국 광저우 자동차가 전고체 배터리 시험 생산을 시작했다. [사진 | 뉴시스]

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■전고체 배터리(全固體電池) = 중국이 첫번째 전고체 배터리 생산라인을 가동했다. 전고체 배터리는 화재 발생 위험이 낮고 에너지 효율은 높아 '꿈의 배터리'라고 불린다. 관영 중국중앙TV(CCTV) 등은 23일 국유기업 광저우자동차(GAC)가 전고체 배터리 생산라인에서 소규모 시험 생산을 시작했다고 보도했다.

그렇다면 전고체 배터리는 과연 무엇일까. 답을 찾으려면 '전해질'의 개념부터 알아야 한다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리에 사용하는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다.

2차전지에 반드시 필요한 전해질은 전류를 흐르게 하는 물질이다. 그중 액체 전해질은 분리막을 이용해 양극재와 음극재의 접촉을 차단한다. 반면, 고체 전해질은 스스로 분리막 역할을 하기 때문에 양극재와 음극재의 접촉을 좀 더 안정적으로 막을 수 있다.

이에 따라 고체 전해질을 사용한 '전고체 배터리'는 전기차의 고질병으로 꼽히는 화재 가능성을 낮춰준다. 이를 통해 배터리의 화재를 방지하기 위한 냉각장치와 외장 케이스를 최소화하는 부수적 효과도 기대할 수 있다.

그렇다고 전고체 배터리가 완전무결한 건 아니다. 액체 전해질 배터리와 비교해 '이온전도도(Ionic conductivity)'가 낮다. 이온전도도는 물질 내부에서 이온이 얼마나 원활하게 이동해 전기를 생성하는지를 나타내는 지표다.

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이온전도도가 높으면 전해질의 내부 저항이 낮아 출력이 좋고, 고속 충전과 방전이 가능하다. 반대로 이온전도도가 낮으면 충전·방전 속도가 떨어진다. 배터리의 출력과 수명이 저하될 수 있다.

이에 따라 전고체 배터리의 시험 생산에 돌입한 광저우자동차로선 '이온전도도'를 끌어올리는 게 숙제다. 학계에서는 관련 연구를 활발하게 진행하고 있지만 아직 상용화 단계에는 이르지 못했다. 광저우자동차 역시 다르지 않을 것으로 보인다.

[※참고: 2024년에 국내 연구진(최용석 단국대 교수 연구팀)은 전고체배터리의 이온전도도를 기존보다 최대 80%까지 향상하는 연구 결과를 발표하기도 했다.] 전고체 배터리를 상용화하기 위해선 이온전도도 문제를 해결하는 게 급선무라는 얘기다.

치훙중 광저우자동차 플랫폼기술연구원 신에너지동력 연구 책임자는 "2026년 소규모 차량 장착 시험을 진행한 후 2027년부터 2030년 사이 점진적으로 양산을 추진할 계획"이라고 밝혔다. 과연 광저우자동차는 계획대로 전고체 배터리의 양산에 성공할 수 있을까.

최아름 더스쿠프 기자

eggpuma@thescoop.co.kr