“꿈의 배터리 찾아라” K배터리 3사 글로벌 산학협력 활발

LG에너지솔루션 오창공장에서 직원들이 롱-셀(Long Cell) 배터리를 선보이고 있다. [사진 LG에너지솔루션]

LG에너지솔루션(LG엔솔)이 독일 뮌스터대 배터리연구센터(MEET), 독일 헬름홀츠연구소 뮌스터지부와 함께 차세대 배터리의 원천 기술 확보를 위한 공동 연구센터(FRL·Frontier Research Lab)를 설립한다고 7일 밝혔다.

LG엔솔, 美·獨과 연이어 차세대 배터리 공동개발

지난해 미국 UC샌디에이고(UCSD), 한국과학기술원(KAIST)과 잇달아 FRL을 설립한 데 이어 독일과도 산학 협력에 나선 것이다. LG엔솔 관계자는 “독일과는 배터리 가격을 낮추면서 용량을 극대화하는 차세대 양극재 기술, 충전 속도 및 용량 개선에 필수적인 실리콘 음극재 기술, 친환경 공정 관련 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.

특히 MEET는 30년 이상 배터리 연구를 해온 마틴 빈터 교수가 이끄는 곳으로, 차세대 배터리 관련해 세계적인 연구개발(R&D) 역량을 인정받고 있는 곳이라고 회사 측은 소개했다. 앞서 UCSD 연구팀과는 전고체 배터리 권위자인 셜리 멍 교수와 함께 ‘상온 구동 장수명 전고체 배터리’를 공동 개발해 과학저널 ‘사이언스’에 게재하기도 했다.

배터리 업계는 2~3년 전부터 국내외 주요 대학·연구기관 등과 차세대 배터리 R&D 협력에 속도를 내고 있다. 리튬이온 배터리의 경우 K-배터리의 기술력이 상대적으로 앞서있지만, 전고체 배터리 등 차세대 분야에서는 독자적으로 연구하기에 부담이 커서다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 형태 전해질을 고체로 바꾼 배터리를 말한다. 배터리 용량은 늘리면서 무게·부피·화재 위험을 현저히 줄일 수 있어 미래 배터리로 각광 받고 있다. 다만 아직 개발까지 넘어야 할 난제가 많아 ‘꿈의 배터리’로도 불린다.

SK이노베이션 배터리 연구진의 모습. [사진 SK이노베이션]

전고체 배터리의 전해질. [사진 SK이노베이션]

SK이노베이션은 2020년 존 굿이너프 미 텍사스대 교수와 국내 최초로 차세대 배터리 기술 개발 협력에 나선 바 있다. 굿이너프 교수는 2019년 노벨화학상 수상자로, SK이노베이션은 그와 리튬 메탈 배터리를 구현하기 위한 고체 전해질 연구를 진행 중이다.

이 회사는 지난해에는 전고체 배터리 개발 선두 기업인 미국 솔리드파워와 R&D 협약을 맺었고, 올해 1월엔 미국 조지아공대 이승우 교수진과 손을 잡았다. SK이노베이션은 지난해 10월 배터리 분야를 물적분할해 SK온으로 독립 출범시켰다.

삼성SDI는 삼성전자 종합기술원과 함께 연구개발에 매진하고 있다. 삼성전자 종합기술원은 지난 2018년 전고체 전지의 수명과 안전성을 높이면서, 크기는 반으로 줄일 수 있는 원천 기술에 대한 연구 결과를 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재했다.

이어 삼성SDI는 올해 3월 경기도 수원시 SDI 연구소 내에 6500㎡(약 2000평) 규모로 전고체 전지 파일럿 라인(S라인)을 착공했다. 전고체 전지 연구 성과를 바탕으로 제조를 위한 전용 인프라 구축에 나선 것이다.

경기도 수원 삼성SDI 연구소 전경. [사진 삼성SDI]

한 배터리업계 관계자는 “전기차 수요가 확대되면서 각 기업이 차세대 배터리에 대한 R&D에 박차를 가하는 추세”라며 “다만 전고체 배터리만 해도 개발에 대한 리스크, 시간, 인력 등 투입 비용이 급증해 국내·외 산학협력이 활발해지는 모습”이라고 말했다.

백민정 기자 baek.minjeong@joongang.co.kr