높은 에너지 밀도와 안정성으로 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리(ASB)의 고체전해질로 황화물계가 가장 주목받고 있지만, 기존 리튬이온 배터리와 비교해 원료 가격이 크게 높아 배터리업계가 이를 어떻게 극복하고 상용화에 성공할지에 관심이 쏠린다.

21일 하윤철 한국전기연구원 차세대전지연구센터장은 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치 주최로 서울 강남구 과학기술회관에서 열린 '넥스트 제너레이션 배터리 세미나'(NGBS)에서 '전고체 배터리 현황과 이슈, 전망'을 주제로 발표하면서 황화물계 고체전해질의 가격 문제를 설명했다.

황화물계 고체전해질은 높은 이온 전도도와 기계적 유연성으로 전기차용 전고체 전지에 적용될 후보 소재로 가장 유력하게 다뤄지고 있다.

하 센터장에 따르면 리튬이온 배터리의 전해질과 분리막은 현재 ㎏당 15달러 수준이지만, 황화물계 전고체 배터리에 쓰이는 전해질의 기초 물질인 황화리튬은 ㎏당 1만2천달러에 달한다. 황화물계 고체전해질 가격 역시 ㎏당 4천900달러로 리튬이온 배터리와 비교해 크게 높다.

다만 리튬이온 배터리의 전해질과 분리막 가격이 생산량 증가에 따라 꾸준히 하락한 만큼 전고체 배터리 양산이 본격화하면 황화리튬과 고체전해질 가격 역시 하락할 가능성이 있다.

하 센터장은 황화리튬 가격의 경우 ㎏당 50달러, 고체전해질은 20달러까지 낮추는 것을 목표로 제시했다.

'전고체전지용 황화물계 고체전해질 제조기술' 발표를 맡은 배터리 소재업체 인켐스의 김학수 대표도 황화리튬에 대해 "높은 온도와 에너지 수요, 온실가스 배출, 낮은 수율, 낮은 순도, 공기에 민감한 장비 사용을 비롯해 기존 생산공정의 여러 문제에 따른 엄청난 가격이 상용화 진행을 더디게 한다"고 말했다.

이 때문에 황화리튬의 순도를 높이는 가공 기술과 더불어 가격을 낮추는 것이 꼭 필요하다고 김 대표는 지적했다.

이에 대해 배터리업계의 한 관계자는 "추후 실제 양산이 시작돼 규모의 경제가 이뤄지고 원료 가공 기술이 성숙하면 자연스럽게 해결될 문제"라고 말했다.

전고체 배터리와 더불어 차세대 배터리 중 하나로 거론되는 나트륨(소듐)이온 배터리의 기술적 특성에 관한 발표도 진행됐다.

최원창 건국대 미래에너지공학과 교수는 '차세대 소듐이온배터리의 원리 및 소재 기술' 발표에서 나트륨이 리튬과 유사한 화학적 특성을 띠고, 기존 리튬이온 배터리 제조 플랫폼을 활용해 생산할 수 있는 점 등을 장점으로 제시했다.

지각(地殼) 존재량이 리튬은 0.0065%인 반면 나트륨은 2.75%에 달하는 점, 리튬은 75%가 미 대륙에 분포하지만 나트륨은 세계 어느 지역에서든 확보할 수 있고 가격도 낮은 점, 불에 타지 않고 안정성이 높은 점 등도 유리한 요소로 꼽혔다. 다만 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 낮은 것은 단점으로 지목됐다.

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