더지엠뉴스 김완석 기자 | 전고체 배터리가 기존 리튬이온 배터리의 기술적 한계를 넘는 차세대 에너지 기술로 부상하며 글로벌 에너지 산업의 핵심 변수로 떠오르고 있다. 안전성과 에너지 밀도, 수명 개선을 동시에 겨냥한 전고체 배터리는 전기차와 에너지저장장치 산업 전반의 구조적 변화를 촉발하고 있다.

1일 KIC중국에 따르면, 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 화재와 폭발 위험을 근본적으로 낮추는 동시에 이론적으로 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 구조를 갖는다. 이로 인해 전기차 주행거리 확대와 배터리 팩 설계 유연성이 커지고, 고온·저온 환경에서도 성능 안정성이 강화되는 것으로 나타났다.

전고체 배터리는 고체 전해질의 종류에 따라 황화물계, 산화물계, 고분자계로 구분된다. 황화물계는 이온 전도도가 높아 고출력 전기차용 배터리에 적합하지만 수분에 취약하고 제조 공정 난도가 높다. 산화물계는 화학적 안정성이 뛰어나나 고온 소결 공정이 필요해 비용 부담이 크며, 고분자계는 공정 친화성이 높지만 상온 이온 전도도 개선이 과제로 지적된다.

기술 개발과 함께 글로벌 배터리 기업과 완성차 업체들은 전고체 배터리 상용화를 목표로 공동 연구와 파일럿 생산에 착수하고 있다. 전기차 플랫폼 설계 단계부터 전고체 배터리를 전제로 한 구조 연구가 진행되고 있으며, 일부 기업은 중형 전기차를 대상으로 한 시험 적용 계획을 공개했다. 배터리 산업 전반에서는 전고체 배터리가 기존 공급망과 제조 공정 재편을 유도할 기술로 인식되고 있다.

중국은 전고체 배터리를 전략적 핵심 기술로 지정하고 국가 차원의 연구 프로젝트와 산업 연계를 병행하고 있다. 배터리 기업, 대학, 연구기관이 참여하는 협력 체계를 통해 고체 전해질 소재 개발, 전극·전해질 계면 안정화, 대량 생산 공정 기술이 동시에 추진되고 있으며, 전기차 산업과 연계한 차세대 배터리 플랫폼 연구도 진행 중이다.

전고체 배터리는 에너지저장장치 분야에서도 주목받고 있다. 재생에너지 확대에 따라 대규모 저장 시스템에서 안전성과 장수명이 중요한 조건으로 부각되면서, 전고체 배터리는 태양광·풍력 연계 저장 기술의 유력한 대안으로 검토되고 있다. 항공우주와 국방, 특수 산업 분야에서도 고에너지 밀도와 안정성을 동시에 충족할 수 있는 기술로 연구 범위가 확장되고 있다.

다만 상용화를 위해서는 기술적 과제도 여전히 남아 있다. 고체 전해질과 전극 간 계면 저항 문제, 대량 생산 시 수율 확보, 원가 절감이 핵심 과제로 지목되며, 연구 단계 성과를 자동차 산업이 요구하는 양산 체계로 전환하는 과정이 중요한 관건으로 남아 있다.

전고체 배터리를 둘러싼 경쟁은 단순한 배터리 기술 개발을 넘어 에너지, 자동차, 소재 산업 전반의 주도권 경쟁으로 확장되고 있다. 기술 표준과 특허 선점을 둘러싼 경쟁이 본격화되면서 전고체 배터리는 차세대 에너지 생태계의 핵심 축으로 자리 잡고 있다.

KIC중국(글로벌혁신센터·김종문 센터장)은 2016년 6월 중국 베이징 중관촌에 설립된 한국 과학기술정보통신부 산하 비영리기관이다.
한국 창업기업과 혁신기업의 중국시장 개척을 지원하는 것이 주요 업무다. 또 중국 진출의 정확한 로드맵을 제공하고 플랫폼 역할도 한다.