'이슈 PICK 쌤과 함께' 정경윤 박사와 함께 글로벌 시장에서 우리나라가 차세대 배터리 산업에서 우위를 선점하기 위해 어떤 노력이 필요한지 함께 알아본다.

19일 방송되는 KBS 1TV '이슈 PICK 쌤과 함께'에서는 ‘차세대 배터리 개발 경쟁, 누가 승자가 될 것 인가?’라는 주제로 이야기를 나눈다.

탄소중립 시대에 맞춰 급성장하던 전기차와 이차전지 산업이 하락세를 겪고 있다. 각국의 보조금 축소로 하이브리드 차량에 비해 가격 경쟁력이 떨어진 반면, 성능 향상은 기술적 한계에 다다랐기 때문이다. 그 때문에 이러한 수요 정체기를 극복하려는 전략으로 전 세계는 기존 리튬이온배터리보다 성능이 좋고 안전하며 가격 경쟁력이 있는 차세대 배터리 개발에 전력을 쏟고 있다. 리튬이온배터리는 1990년대 니켈-카드뮴 배터리 대안으로 등장한 당시의 차세대 배터리였다.

니켈·코발트·망간을 이용한 NCM배터리는 에너지 밀도가 높아 전기차 등에 주로 쓰이지만 화재 위험성이 있는 단점이 있다. 또한 니켈은 상대적으로 비싸고 코발트는 분쟁 광물이어서 현재 배터리 업계들은 코발트를 빼거나 줄이는 쪽으로 개선 중이다. 리튬인산철(LFP) 배터리는 NCM 배터리에 비해 가격이 싸고 안전하지만, 전기차에 탑재했을 때 주행거리가 짧다는 단점이 있다. 그렇기 때문에 궁극의 안전한 배터리를 만들기 위한 노력이 진행되고 있는 것이다.

그렇다면 현재 개발되고 있는 차세대 배터리 중 가장 주목받는 것은 무엇일까? 바로 ‘전고체 배터리’이다. 양극과 음극 사이의 전해질을 액체에서 고체로 대체한 것으로 화재 위험성을 낮췄다. 또한 기술 개발이 완성됐을 때 기존 MCN 배터리보다 성능이 2배 이상 향상될 것으로 예측돼 ‘꿈의 배터리’로 불린다.

향후 전고체 배터리는 전기차뿐만 아니라 UAM(도심 항공 교통), ESS(에너지 저장 장치), 데이터 센터 등 광범위한 최첨단 분야에 사용될 것으로 예상된다. 하지만 정 교수는 “기술 성숙이 되기까진 시간이 더 필요하며 관련 업계 기술도 함께 발전돼야 한다”고 이야기했다. 가수 유빈은 “폭발 위험성을 가진 리튬을 대체할 소재로 차세대 배터리를 만들 수 없냐”고 질문했다. 이에 정 교수는 “소금의 주요 원소인 나트륨(Na)을 이용한 나트륨 이온 배터리 개발이 진행 중”이라며, “리튬을 다른 원소로 대체하는 것이 차세대 배터리 개발의 또 하나의 방향”이라고 설명했다.

차세대 배터리 개발 양상은 나라마다 어떻게 다를까? 중국은 배터리 회사와 연구원 수가 많아 개발 안 하는 배터리가 없을 정도다. 대부분의 배터리 원천 기술을 가진 미국 역시 연구, 개발에 참여는 하고 있지만 배터리 및 소재 생산 분야에서는 한국이나 중국에는 못 미치는 상황이다. 최근 LG엔솔, 삼성SDI 등 한국 대표 배터리 업체에서 내놓은 셀투팩 기술이 주목받고 있다. 셀투팩이란 기존 배터리와는 다르게 모듈을 생략하고 셀을 바로 팩에 조립하는 방식으로 생산 과정을 간소화하고 에너지 밀도와 성능을 향상시키는 기술이다.

정경윤 교수는 “우리나라가 글로벌 배터리 시장을 주도해 나가려면 기술 개발은 물론 배터리 소재 확보에서 제작까지 전 공정을 할 수 있는 수직 계열화가 필요하다”고 강조했다. 또, “배터리 재활용을 통해 핵심 소재를 확보하고 환경 오염을 줄이는 것도 필요하다”고 하자 패널들은 “금 모으기 운동처럼 폐배터리 모으기 운동을 하자”고 강력히 제안했다.