SK·삼성 '전고체 드라이브', LG '문제는 가격'…배터리 3사 '동상이몽'

삼원계 리튬 이온 배터리 한길 걷던 韓 배터리 3사
차세대 배터리 두고 엇갈린 행보

R&D·제조 공정 중심되는 국내 투자 성격 달라져
SK·삼성, 파일럿 공장 지으며 '전고체 드라이브'
LG, 공정 최적화·비용 감축 위해
파우치 롱셀·원통형 집중

NCM(니켈·코발트·망간) 삼원계 배터리를 중심에 놓고 한동안 같은 길을 걸어왔던 배터리 3사의 미래 전략이 미묘하게 갈리고 있다. LG에너지솔루션 이 QCD(품질·비용·납기) 최적화에 초점을 맞춘 행보를 보이는 반면 SK온( SK이노베이션 배터리 자회사)과 삼성SDI 는 차세대 전지로 꼽히는 전고체 배터리에 대한 투자를 늘리고 있다. 전고체 배터리는 전해액과 음극재 등 기존에는 액체 상체나 겔 상태인 소재를 고체화한 배터리다. 안전하면서도 에너지 밀도가 높아 '차세대 배터리'로 꼽힌다.

배터리 3사는 삼원계 중에서도 니켈 비중이 90% 이상인 높은 '하이니켈 배터리'를 무기로 세계 시장에 뛰어들었다. 에너지 밀도가 높고 출력이 좋은 하이니켈 배터리가 전기차용 배터리의 '정답'이라는 데 배터리3사 사이에 이견이 없었다. 하이니켈 배터리 기술력, 해외 배터리 공장을 운영해온 제조 노하우 등 'K-배터리'만이 가진 강점은 글로벌 완성차들의 러브콜로 이어졌다. 배터리 3사의 2025년 글로벌 생산 목표는 873GWh에 이른다. 북미에서 확보한 배터리 생산 규모만 536.5GWh다. 1GWh 규모 배터리가 전기차 1만5000대에 들어가는 것을 감안할때 배터리 3사는 연간 전기차 1300만대분 배터리를 만들 것으로 보인다.

국내 1위·글로벌 2위 배터리 기업인 LG에너지솔루션의 관심은 비용과 최적화다. LG에너지솔루션은 최근 충북 청주 '오창 에너지플랜트2'에 6000억원을 투자해 '마더 라인'을 구축한다고 밝혔다. 신규 마더 라인에서 '파우치 롱셀(장폭) 배터리'를 시범 생산하면서 양산성 검증 작업을 하고 있다. 이후 전 세계 생산라인에 확대 적용할 방침이다. 롱셀은 셀의 가로길이가 500~600㎜이상인 배터리를 말한다. 기존 300㎜길이의 파우치 셀에 비해 더 적게 자르다보니 공정이 간소화되고 생산 비용을 절감할 수 있다. 배터리 팩 내부의 공간을 최대한 활용해 에너지 밀도도 기존 대비 20% 가량 오른다. 하지만 기존 셀 대비 면적이 넓어지면서 불량률이 높아질 수 있다는 단점도 있다. 오창에너지플랜트에서는 생산공정을 효율화할 수 있는 원통형 배터리의 연구와 생산도 함께 이뤄진다.

반면 SK온과 삼성SDI는 전고체 배터리에 대한 투자를 늘리고 있다.

SK온은 최근 대전 배터리연구원에 2025년까지 4700억원을 들여 차세대 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 만든다고 발표했다. 해당 플랜트에 전고체 배터리용 소재 개발을 위해 특수 환경 설비를 갖춘 실험 공간과 대규모 양산 기술 확보를 위한 전고체 파일럿 생산 라인 등을 설치할 계획이다. SK온은 2024년 하반기 전고체 배터리 시제품을 개발하고, 2028년에는 상용화에 돌입하겠다는 목표를 세웠다. 차세대 배터리 기술 연구를 위해 미국 전고체 배터리 선도기업 솔리드파워 등 해외 선진 기업에 투자하거나 유수 대학 연구진과 협업을 하고 있다.

삼성SDI 또한 지난해 3월부터 경기도 수원 연구소 내에 '에스라인'으로 불리는 전고체 배터리 파일럿 라인을 건설하고 있다. 올해 상반기 해당 라인을 완공해 하반기에는 샘플까지 생산할 예정이다.

배터리 3사는 먼저 국내에서 연구개발을 하고 공정 투자를 한 다음 이후 이를 전세계 생산거점에 적용한다. 지금 청주, 대전, 수원에 새로 만드는 설비와 그곳에서 갈고 닦은 기술이 전세계로 퍼져나간다. 앞으로도 MCN이 대세라는 LG와 이제 곧 전고체 배터리 시대가 온다는 삼성, SK 가운데 어느 쪽 판단이 정확했는지 세계가 지켜보고 있다.

정동훈 기자 hoon2@asiae.co.kr