xEV용 황화물계 중심 성장 가속화 … 삼성SDI는 2027년 상용화 

전고체전지는 글로벌 시장이 2035년 21조원으로 크게 성장할 것으로 예상된다.
전고체전지는 기존 LiB(리튬이온전지)의 양극과 음극 사이를 채우는 액체 전해질 및 분리막을 고체 전해질로 대체해 안전성과 에너지밀도를 개선한 차세대 배터리로, 같은 부피의 기존 배터리보다 용량이 크기 때문에 전기자동차(EV) 주행거리 확대, 자율주행 시스템 운영 등에 필요한 전력을 확보하기 위해서는 필수적으로 개발이 요구되고 있다.
일본 시장조사 전문기업인 Fuji Keizai는 글로벌 전고체전지 시장이 2020년 340억원으로 전년대비 78.9% 성장한 것으로 추정하고 2035년에는 21조140억원으로 대폭 확대될 것으로 전망했다.
한동안 산화물계와 고분자계만으로 시장이 형성된 현재 상태가 이어지지만 xEV(전동자동차)용을 중심으로 황화물계 탑재량이 크게 증가함으로써 xEV용은 용량 베이스로 2020년 44MWh에서 2035년 10만1660MWh로 대폭 확대될 것으로 예측했다.
황화물계 전고체전지는 생산기업들이 2020년대 초반에 상업화하겠다는 목표 아래 샘플 출하에 나서고 있으나 당분간은 우주용이나 특수 용도에 국한될 것으로 판단된다.
그러나 Fuji Keizai는 2020년대 초반에 황화물계 전고체전지를 탑재한 전기자동차가 출시되고 2025년경부터 채용 차종이 증가하면서 xEV용 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다.
또 2030년 본격적인 보급단계에 접어들면서 다른 모빌리티에서도 채용이 시작되고 2035년에는 글로벌 시장이 15조7750억원에 달할 것으로 전망하고 있다.
산화물계는 대형용 벌크형(전고체/유사고체)과 소형용 박막형‧적층형으로 구분되며 글로벌 시장이 2020년 140억원에서 2035년 4조4520억원으로 성장할 것으로 예측했다.
벌크형은 기술장벽이 높기 때문에 2030년대 들어서야 xEV 채용이 가능할 것으로 판단하고 있다.
고분자계는 중국 배터리 생산기업들이 상업화 및 양산화를 추진하고 있으나 시장이 본격화되는 시기는 2030년 이후일 것으로 예상했다.
수소결합 화합물계는 2025년 전후로 상업화가 기대되고 있다.
전기자동차 탑재가 유력시되고 있으나 특수 용도와 웨어러블(Wearable) 등 소형 용도에서도 채용이 시작될 것으로 예측되고 있다.
금속공기전지, 나트륨이온전지, 칼륨이온전지, 마그네슘전지를 비롯한 비 LiB계 글로벌 시장은 2020년 10억원에서 2035년 5550억원으로 성장할 것으로 예측했다.
나트륨이온전지는 유럽과 중국 벤처들이 연구개발(R&D)을 추진하고 있으며 ESS(전력저장장치)와 UPS(무정전 전원장치) 등 에너지 저장과 백업전원용이 성장하며 2035년 4930억원에 달할 것으로 예상했다.
전고체전지는 일본기업을 중심으로 개발 경쟁이 치열하게 전개되고 있다.
도요타자동차(Toyota Motor)는 2008년 차세대배터리연구소를 출범하며 전고체전지 개발을 천명했고 히타치(Hitachi), 교세라(Kyocera), 도레이(Toray), 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical), 무라타제작소(Murata) 등도 전고체전지를 개발하고 있다.
독일 자동차기업 폭스바겐(Volkswagen)은 미국 퀀텀스케이프(QuantumScape)와, BMW는 미국 솔리드파워(Solid Power)와 각각 협력해 전고체전지를 탑재한 전기자동차를 2025-2026년 출시할 계획이다.
국내에서는 삼성SDI가 전고체전지 개발에 가장 적극적이나 상용화까지 7년 이상이 필요할 것으로 판단하고 있다.
현재 전고체전지 요소기술을 개발하는 단계로 2027년 이후 상용화가 가능할 것으로 예상하고 있다.
삼성SDI 관계자는 “전기자동차가 더 멀리, 안전하게 주행하기 위해서는 전고체전지 개발이 필요하다”며 “초격차 기술 개발에 총력을 기울이고 있다”고 밝혔다. (박한솔 선임연구원)