삼성SDI, `꿈의 배터리` 전고체 전지 파일럿 라인 착공

삼성SDI가 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 전지 전용 제조 공정을 도입해 생산 기술 검증에 나선다. 전고체 배터리는 이온을 전달하는 역할을 하는 전해질에 액체가 아닌 고체를 적용한 것으로, 액체와 달리 화재와 폭발이 나지 않기 때문에 전기차의 안전성을 강화할 수 있는 핵심 기술로 꼽힌다.

삼성SDI는 최근 경기도 수원시 영통구에 있는 회사 연구소 내에 전고체 전지 파일럿 라인(S라인)을 착공했다고 14일 밝혔다. 이 라인은 약 6500㎡(약 2000평) 규모로 구축된다.

회사는 이 라인의 이름을 'Solid(고체)', 'Sole(독보적인)', 'SamsungSDI(삼성SDI)'의 앞 글자를 따 'S라인'이라 이름 붙였다.

전고체 전지는 전기차 화재나 폭발 우려를 해소할 수 있어 차세대 배터리로 꼽힌다. 다만 고체가 이온을 전달하는 역할을 하기 때문에 기존 리튬이온 배터리 수준의 성능을 확보하기 어려운 단점이 있다.

이에 업계에서는 음극 소재를 흑연이나 실리콘 대신 리튬 금속을 적용하는 등 에너지 밀도를 높이는 기술 개발을 하고 있다. 아울러 전해질에 들어가는 고체 물질도 에너지 밀도와 급속 충전 등에 강한 소재를 개발 중이다.

삼성SDI는 현재 황화물계 전해질을 중심으로 연구하고 있는데, 이는 폴리머나 산화물계보다 생산을 늘리는 데 용이하고, 급속충전도 가능한 것으로 알려졌다.

업계에 따르면, 삼성SDI는 이미 소재 설계와 관련한 특허를 확보해 기술 검증에 들어가는 단계에 있다. 2023년에는 소형 배터리, 2025년에는 전기차 등에 쓰이는 중대형을 대상으로 각각 검증을 거쳐 2027년 정도 양산 준비에 들어갈 것으로 알려져 있다.

회사는 아울러 독자 리튬금속 무음극 구조를 개발해 업계 최고 수준의 에너지 밀도와 높은 안전성을 확보했다. 이 기술은 학술지 '네이처 에너지'에 게재되기도 했다.

삼성SDI는 시험 생산 라인인 'S라인'에서 전고체 전지 연구와 함께 양산 기술까지 확보해나갈 계획이다. S라인에는 전고체 전지 전용 극판, 고체 전해질 공정 설비, 전지 내부의 이온 전달이 원활히 이뤄지도록 만들어주는 셀 조립 설비를 비롯한 신규 공법과 인프라가 도입된다.

업계에서는 전고체 배터리의 안전성은 이미 검증된 만큼, 성능과 가격 경쟁력만 확보되면 차세대 배터리로 빠르게 입지를 넓힐 것으로 보고 있다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 2021년 2GWh 수준인 전고체 배터리 시장은 2025년 16GWh, 2030년 135GWh로 커질 것으로 예상하고 있다. 오는 2030년이면 전체 전기차 시장의 4% 수준까지 성장할 것이라는 전망이다.

최윤호 삼성SDI 사장은 "이번 S라인 착공은 삼성SDI가 기술경쟁력 강화를 통해 진정한 1등 기업으로 우뚝 서기 위한 초석이 될 것"이라고 말했다. 박정일기자 comja77@dt.co.kr