정부의 K배터리 전략, R&D 개발 통한 기술 초격차 노린다

정부가 2030 이차전지 산업, K배터리 발전 전략을 8일 공개했다. 세계적으로 친환경 정책이 강화되고 이차전지 시장이 확장되면서, 우리나라의 글로벌 배터리 주도권을 강화하는 것을 골자로 한다. K배터리가 차별성을 갖기 위해서는 R&D 개발을 통해 프리미엄 시장을 공략해야 한다는 평가가 나오던 가운데, 이번 전략은 R&D 기술 개발을 중점적으로 다루고 있어 업계의 필요를 채울 수 있을 것이라는 분석이다.

배터리 시장이 본격적으로 주목받기 세계에서 한국 배터리는 기술력과 생산성, 중국 배터리는 가성비 면에서 강점을 가지고 있다고 알려져 있었다. 하지만 최근에는 중국이 우리나라 기술력을 많이 쫓아왔고, 가격도 저렴하기 때문에 우리나라도 경각심을 가져야 한다는 목소리가 업계에서 나오고 있었다. 업계 관계자들은 “R&D 개발을 통해 우리나라 배터리 기업들이 프리미엄 시장을 노려야 한다”고 입을 모아 이야기했다.

이를 인식한 걸까, 이번에 발표한 K배터리 전략도 차세대 이차전지 기술력 1등을 위한 대규모 R&D 추진을 골자로 한다. K배터리가 글로벌 배터리 시장을 주도하기 위해서는 다른 국가와 기술 격차를 더욱 벌려야 한다는 것에 정부도, 기업도 동의한 것이다.

정부와 K배터리 기업들은 ▲전고체전지 ▲리튬황전지 ▲리튬금속전지 등 차세대전지 개발 및 제조에 주력할 계획이다. 발표 내용에 따르면, 민간 기업들은 2030년까지 차세대 이차전지 R&D에 20.1조원을 투자하고, 정부는 ▲전고체전지 ▲리튬황전지 ▲리튬금속전지 세 제품을 대상으로 시장맞춤형 대규모 R&D를 지원할 방침이다.

우선 전고체전지는 안정성과 안전성을 모두 갖추고 있다는 점에서 주목받고 있다. 여기서 안정성은 배터리 내에서 변형되지 않고 구조적으로 안정되는 성질을 말하고, 안전성은 폭발 등의 위험 요소가 적은 특성을 말한다. 이 두 가지를 갖추고 있다는 점에서 전고체전지는 주목을 받고 있다. 하지만 고체 특성상 전도도가 낮아 전력 효율성이 낮고, 이를 상용화하기에는 한계가 있다. 정부와 기업은 K배터리 전략을 계기로 전고체 배터리 기술 개발에 집중 투자할 예정이다. 민관은 올해 안에 300Wh/kg급 테스트용 전지를 만들고, 2030년에 차량 실증테스트를 진행하는 것을 목표로 삼고 있다.

리튬황전지는 황 나노 물질을 이용해 안전성과 에너지 밀도를 모두 확보한 배터리를 말한다. 싼 값에 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 특별히 전기자동차나 ESS(에너지저장장치) 등에 사용되는 중대형 전지 부문에서 새로운 시장을 형성할 수 있을 것이라는 기대감을 받고 있다. 정부와 기업은 이 리튬황전지의 크기와 무게를 줄여 항공이나 드론용 경량 이차전지로 사용하는 기술을 개발할 계획이다. 더불어 리튬황전지를 기반으로 한 플렉서블 이차전지도 개발해 신규 프리미엄 시장을 개척해 나갈 예정이다.

리튬금속전지는 기존에 사용되던 리튬이온전지처럼 리튬이온을 통해 전력을 공급하는 배터리를 말한다. 다만 리튬이온전지와 차이가 있다면, 리튬금속전지는 음극 자체를 리튬 금속으로 만들어 놓았다. 전해질보다 고체의 밀도가 높다는 점에서 리튬금속전지는 리튬이온전지에 비해 50% 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 하지만 리튬은 반응성이 높은 금속이기 때문에 금속 상태로 존재할 시, 폭발할 위험이 존재한다. 따라서 정부와 기업은 전고체전지에 리튬금속 음극재를 적용해 에너지밀도와 안전성을 동시에 확보한 이차전지 개발에 나선다. 올해 안에 음극소재를 개발하고, 2030년에 차량 실증테스트를 진행하는 것이 현 계획이다.

기존에 개발하고 있던 리튬이온전지 기술경쟁력도 확보할 예정이다. 현재 리튬이온 배터리 시장은 니켈 함량은 높이고 코발트 함량은 낮춰 안정성과 가격 경쟁력을 모두 확보한 배터리를 개발하는 것에 집중하고 있다. 정부와 기업은 먼저 안정성과 성능, 가격 경쟁력을 모두 갖춘 배터리를 개발하고, 폭발 위험성을 줄여 안전성을 확보하기 위한 연구도 진행한다. 마지막으로 고성능의 배터리를 효율적이고 빠르게 대량 생산하기 위해 생산과정을 디지털화는 방안도 마련했다. 이 같은 전략을 통해 고성능·안전성·생산성을 모두 갖춘 배터리를 개발해 리튬이온전지 초격차 기술경쟁력을 확보할 방침이다.

뿐만 아니라 차세대 이차전지 개발을 위한 소재·부품·장비(이하 소부장) 기술도 확보한다. 먼저 30여 개의 산·학·연을 통해 수요-공급기업 간 연계를 추진하고, 전극소재, 고체 전해질, 제조장비 등 차세대 전지 상용화를 위한 소부장 기술을 마련한다. 7대 차세대소재도 선정해 기술 개발 지원을 확대한다. 해당되는 소재는 ▲고체전해질 ▲리튬금속 음극재 ▲리튬황 음극재 ▲리튬공기양극재 ▲듀얼 다가이온 전지소재 ▲레독스 커플 ▲나트륨이온전지 양극재다.

연구와 실증평가를 지원하기 위한 ‘차세대 배터리 파크’도 구축한다. 차세대 배터리 파크에서는 드라이룸 생산라인을 통해 완제품 시험제조를 할 수 있다. 또한 안전성 확보를 위한 실증테스트를 종합적으로 진행할 수 있으며, 중소기업 대상으로는 정부 차원에서 비용도 지원한다. 이를 통해 배터리 소부장 기업의 한계를 해소하고, 전반적인 사업을 지원한다.

이외에도 정부와 기업은 배터리 재활용, 해외 고객사 유치 등에도 집중할 방침이다. 하지만 무엇보다 국내 업계가 집중하고 있는 것은 ‘기술력 확보를 통한 프리미엄 시장 공략’이다. 정부는 “민관이 합심하여 이차전지 산업이 직면한 한계를 극복하고, 이차전지 1등 국가로 도약하기 위한 전략이 필요하다”며 “글로벌 초격차 확보를 위한 전폭적인 기술개발 지원을 추진할 것”이라고 전했다.

글. 바이라인네트워크
<배유미 기자> youme@byline.network