리튬이온 배터리(왼쪽)와 전고체 배터리(오른쪽) 구조.

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미래 전기차 배터리로 주목 받는 전고체 배터리는 배터리 업계에서 '꿈의 배터리'로 꼽힌다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리 대비 수명이 길고 화재 위험도 거의 없다는 것이 장점이다. 배터리 화재는 통상 배터리셀 내부 이상 반응으로, 분리막이 손상돼 액체 전해질 내부 양극과 음극이 만나면 합선이 일어나 발생한다.

배터리 업계에서는 액체 상태의 전해질을 고체 성분으로 바꿔 화재 및 폭발 위험을 막겠다는 방침이다. 안정성 이외에도 1회 충전 시 주행거리가 월등하게 길어지고 충전 시간도 줄어든다. 그러나 고체 전해질을 사용하면 이온의 움직임이 낮아지는 등 기술적으로 풀어야 할 문제가 더많다. 이온이 잘 움직이지 못하면 배터리 성능이 낮아진다. 전고체 배터리가 상용화까지 시간이 걸릴 것으로 관측되는 이유다.

삼성전자는 종합기술원은 지난 3월 1회 충전으로 800㎞를 주행하고 1000회 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구결과를 발표했다. 전고체 배터리의 이온 전도성 문제개선뿐 아니라 수명과 안정성을 높이면서 크기는 반으로 줄인 전고체 배터리 원천 기술을 기술을 담은 기술내용을 공개했다. 한국뿐 아니라 일본, 미국 등에서도 전고체 배터리의 상용화 시기를 앞당기기 위한 기술 개발에 열을 올리고 있다.

일본 토요타는 내년 세계 최초로 전고체 배터리를 장착한 전기차 시험 제품을 공개하고, 2020년대 초반에는 전고체 배터리 장착 전기차를 판매할 계획이라고 보도했다. 토요타는 자사의전고체 배터리가 10분 충전으로 500㎞를 달릴 수 있다고 설명했다. 그러나 도요타는 성능 구현에 어려움을 겪으면서 전고체 배터리 출시는 2025년 이후가 될 것이라는 전망도 나온다.

이영진 미래전략연구소 산업기술리서치센터 연구원은 “전고체 배터리 시장 형성은 2030년으로 예상된다”며 “세계 각국에서 활발히 연구되고 있는 차세대 전지에 대한 정부 차원의 체계적 연구개발(R&D) 지원이 필요하다”고 말했다.

김지웅기자 jw0316@etnews.com

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