전고체 배터리 상용화의 핵심은 '원가'… 기술 혁신과 정부 지원 병행돼야

[산업일보]
전고체 배터리는 가연성 유기 전해액 대신 불연성 고체 전해질을 사용해 안전성을 높인 차세대 전지다. 하지만 김경수 한국전자기술연구원(KETI) 수석연구원은 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리에 대해 '절대 폭발하지 않는 궁극의 안전성'을 가졌다는 인식은 과장된 측면이 있다고 지적했다. 가혹한 환경에서는 고체 전해질 역시 화재 발생 가능성이 있으며, 에너지 밀도 향상 폭도 기존 리튬이온 배터리 대비 20~50% 수준이라는 설명이다.

김경수 한국전자기술연구원(KETI) 수석연구원은 11일 서울 코엑스에서 열린 ‘더 배터리 컨퍼런스 2026(The Battery Conference)’에서 전고체 전지의 원가 경쟁력 확보 방안을 주제로 발표를 진행하며 이 같은 분석을 내놨다.

김 수석은 "소비자는 주행거리가 조금 짧더라도 가격이 저렴한 전기차를 선택하는 경향이 뚜렷하다"며, "전고체 배터리가 안전성만 강조하며 1억 원이 넘는 가격으로 출시된다면 시장 경쟁력을 확보하기 어렵다"고 말했다.

원가 문제를 해결하기 위한 구체적인 기술적 방안으로는 고체 전해질의 저가화와 사용량 저감이 제시됐다. 현재 양극층에 포함되는 고체 전해질 비중을 20~30%에서 8%까지 줄여 가격 경쟁력을 확보해야 한다는 설명이다.

김 수석연구원에 따르면 황화물계 전고체 전지의 핵심 소재인 고체 전해질을 만드는 데 필요한 황화리튬은 현재 1kg당 약 1천~1천500달러(한화 약 130만~200만 원) 수준에서 거래되고 있다. 이는 기존 리튬이온 전지에 들어가는 전해액 가격과 비교하면 100배가 넘는 수치다.

그는 “전고체 전지가 시장성을 갖추기 위해서는 고체 전해질 가격이 1kg당 50달러 이하로 내려가야 한다”며 “원료인 황화리튬의 제조 원가를 낮추는 기술이 전고체 배터리 대중화의 관건”이라고 진단했다.

제조 공정 측면에서는 생산 속도를 높이기 위한 '롤투롤(Roll-to-Roll)' 공정 도입과 단락 방지 기술을 통한 수율 향상이 핵심 과제로 꼽혔다. 김 수석은 "초기 생산 과정에서 발생하는 폐배터리의 리사이클 기술을 공정 초기 단계부터 고려해야 한다"고 덧붙였다.

정책적 지원의 중요성도 강조됐다. 일본의 경우 경제 산업성을 중심으로 전고체 전지 소재 및 설비 투자에 수천억 원 규모의 직접 지원을 아끼지 않고 있다. 특히 특정 생산 물량을 확보할 경우 정부가 시설 투자비를 지원하는 등 실질적인 혜택을 제공하고 있다.

반면 국내 차세대 이차전지 R&D 예산은 경쟁국 대비 상대적으로 적은 규모다. 김 수석은 "정부 주도로 초기 1천 대에서 1만 대 규모의 실증 사업 물량을 보장해 준다면, 소재 기업들이 안심하고 시설 확충을 통해 단가를 낮출 수 있을 것"이라고 제언했다.

한편, KETI는 충북 오창에 전고체 배터리 전용 평가 시설을 구축하고 있으며, 올해 말 완공을 앞두고 있다. 해당 시설은 소재 합성부터 전지 평가까지 전 과정을 지원하며, 소재사와 전지사 사이의 기술적 간극을 메우는 거점 역할을 할 예정이다

김 수석은 "전고체 배터리 상용화는 한 번에 이루어지는 것이 아니라 기술적 노하우가 쌓여야 가능하다"며, "국내 기업들이 서로 경쟁하기보다 정보를 공유하며 시장을 키워나가야 한다"고 강조했다.