- ‘인터배터리 2024’, 3월 6~8일 코엑스 개최
- 삼성 SDI∙LG에너지솔루션, ASB 배터리 소개
- SF와 저온 강화 LFP 배터리 내놓은 SK온
[오토트리뷴=김동민 기자] 인터배터리 2024가 3월 6일부터 8일까지 코엑스에서 열린다. 이번 박람회에서 공개된 배터리 관련 신기술을 정리했다.
인터배터리 2024에 참가한 배터리 생산 업체에는 대표적으로 삼성 SDI와 LG에너지솔루션(이하 LG엔솔), SK온이 있다. 이들 모두 향후 도입할 배터리 기술 및 관련 제품에 대해 소개했다. 대부분 배터리 충전 속도 증가와 효율성, 그리고 안전에 대해 고려한 내용이었다.
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전고체 배터리 강조한 삼성 SDI, LFP+와 NMX 배터리 눈길
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삼성 SDI는 자사 배터리 브랜드인 PRiMX를 강조하면서, 전고체 배터리(All Solid Battery, ASB)를 비롯해 여러 배터리 신기술을 발표했다. 특히 전면에 내세운 것은 전고체 배터리였다. 업계에서 이른바 ‘꿈의 배터리’로 불릴 정도로 활발한 연구가 진행 중인 기술이다.
기존 배터리는 전기를 전달하는 물질인 전해질이 액체로 이뤄진다. 반면 전고체 배터리는 전해질을 포함해 배터리를 구성하는 모든 물질이 고체로 만들어진 것이다. 이를 통해 기존보다 더 높은 에너지 밀도를 기록하면서 더 안전한 배터리를 구성할 수 있다.
삼성 SDI가 발표한 전고체 배터리의 에너지 밀도는 900Wh/L다. 기존 생산 중인 P5 각형 배터리와 비교하면 40% 더 높은 수치다. 삼성 SDI 관계자는 “PRiMX 전고체 배터리가 기록한 에너지 밀도는 타사 전고체 배터리와 비교해도 가장 높은 수준”이라고 말했다. 본격 양산 시기는 2027년으로 예정돼 있다.
이보다 빠른 2026년쯤 내놓을 새로운 배터리 계획도 알렸다. 총 두 가지로 NMX, LFP+ 배터리로 불린다. 먼저 NMX 배터리는 ‘하이 니켈’ NCA 배터리를 기반으로 한다. 이른바 NCM 배터리라 불리며 니켈과 코발트, 망간으로 구성되는 타사 삼원계 배터리와 다른 배터리다.
NCA 배터리는 망간 대신 알루미늄을 사용해 에너지 밀도가 더 높지만 니켈 함유량도 많아지면서 안전성이 감소한다는 평가가 있다. ‘미드 니켈’ NMX 배터리는 여기서 니켈 함유량을 줄이고 코발트를 완전히 뺀 구성의 배터리다. NCA 배터리 대비 에너지 밀도는 낮지만 더 안전하고 단가가 낮다.
삼성 SDI가 같이 소개한 LFP+ 배터리는 기존 LFP 배터리에 추가 물질을 함유시켜 더 좋은 성능을 낼 수 있도록 했다. NMX와 LFP+ 배터리에 대해 더 자세한 정보를 문의했지만, 담당자는 앞서 소개한 내용들 외에는 기밀이며 향후 양산 시 정보 제공이 가능할 거라고 말했다.
삼성 SDI는 이 외에 셀투팩(Cell-to-Pack) 배터리 시스템을 선보였다. 기존 배터리 시스템은 여러 셀의 배터리를 모듈에 담아 프레임에 장착시켰지만, 셀투팩 기술은 모듈 없이 바로 셀을 프레임에서 엮어냈다. 이를 통해 배터리 용량을 늘리고 부품 개수와 무게는 줄였다는 것이 삼성 SDI의 설명이다.
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배터리의 제품화, 파우치형 셀투팩과 교환형 배터리 내놓은 LG엔솔
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삼성 SDI처럼 LG엔솔도 여러 기술을 선보였다. 특히 LG엔솔은 전고체 배터리와 셀투팩 배터리 시스템을 비롯해 전기 이륜차용 교환 배터리 기술도 전면에 내세웠다.
LG엔솔이 계획 중인 전고체 배터리는 시기에 따라 구성 물질과 성능이 점점 개선된다. 2026년 선보일 고분자계 전고체 배터리에 이어 2030년에 내놓을 황화물계 전고체 배터리는 에너지 밀도를 크게 끌어올린다. 리튬황 배터리도 소개했다. 니켈을 사용하는 양극재를 탄소-황 화합물로 바꿔 내놓은 배터리다. 이를 통해 기존 배터리 대비 1.5배 이상 높은 500Wh/kg 대의 에너지 밀도를 제공한다. LG엔솔은 이를 2027년쯤 도입할 계획이다.
LG엔솔은 배터리 구조 관련 기술도 선보였다. LG엔솔 부스에는 ‘파우치형 셀투팩 배터리’ 시스템이 장착된 자동차 하체 모형이 전시됐다. 삼성 SDI가 선보인 셀투팩 배터리 기술과 동일한 구조 및 기능이지만, LG엔솔은 이를 담은 팩 모양을 파우치로 부르면서 차별화했다. 현장에서 확인한 모양 역시 삼성 SDI 제품보다 더 주머니처럼 감싸진 듯하게 생겼다.
또한 LG엔솔은 자회사인 ‘쿠루’를 통해 전기 이륜차용 배터리 교환 스테이션인 BSS 사업 출범을 알렸다. BSS는 전기 스쿠터 등에 장착된 휴대용 배터리를 교환 및 충전하는 장치로, 이용자는 충전 대기 없이 바로 차량 운용이 가능하다. 쿠루는 현재 서울 관악구와 동작구를 중심으로 180여 개의 BSS를 운영 중이다. 이에 그치지 않고 2025년까지 서울 전역에 1천 대가 넘는 BSS를 추가할 계획이다.
LG엔솔은 이 밖에 자사 배터리 팩이 장착된 트럭인 이스즈 엘프 EV를 전시하여 눈길을 끌기도 했다. LG엔솔은 작년부터 4년 간 이스즈와 1조원 규모의 배터리 납품 계약을 체결했다. 그 계약의 성과물인 이스즈 엘프 EV 전시를 통해 승용차뿐 아니라 상용차 등 다양한 차종을 아우를 수 있다고 강조하는는 것으로 보인다.
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SK온, 충전 빠른 SF 배터리와 겨울철 오래 가는 윈터 프로 LFP 배터리 공개
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SK온은 LFP 배터리 양산 계획을 밝힘과 함께 ‘어드밴스드 SF(Super-Fast)/SF+ 배터리’와 ‘윈터 프로(Winter Pro) LFP 배터리’를 선보였다. 기존보다 더 빠른 충전을 지원하는 배터리와 함께, 중국산으로 도배된 LFP 배터리 시장에서 한국산 지분을 넓혀나가겠다는 의도로 풀이된다.
SK온 이석희 사장은 인터배터리 2024 개막식에서 “LFP 배터리 개발이 완료됐다”고 밝혔다. LFP 배터리는 리튬인산철을 원료로 하는 배터리로, 삼원계 배터리 대비 에너지 밀도는 떨어지지만 단가가 낮아 저렴한 전기차에 적합하다는 평가를 받았다. 테슬라 모델 Y RWD와 BYD 등 여러 중국산 전기차가 LFP 배터리를 장착했다.
이 사장의 발표로 SK온은 국내에서 LFP 배터리 생산을 공식화했다. 실제 LFP 배터리 양산은 2026년에 이뤄질 예정이다. SK온은 이에 그치지 않고 LFP 배터리의 개량형인 윈터 프로 LFP 배터리도 내놨다. 겨울철에 취약한 LFP 배터리를 개선하여 에너지 밀도를 19% 늘리고, 저온 충전 용량과 방전 용량이 각각 16%, 10% 증가했다.
SK온은 기존에 내놓던 SF 배터리도 개량해 어드밴스드라는 단어를 붙였다. 기존 SF 배터리는 10%→80% 급속 충전 시간이 18분 걸렸다. 어드밴스드 SF 배터리는 기존 대비 에너지 밀도가 9% 늘었지만 급속 충전 시간을 그대로 유지했다. 어드밴스드 SF+ 배터리도 내놨는데, 충전 시간을 더 줄여 10%→80% 충전 시간이 15분으로 단축됐다.
이 밖에 배터리 생산 업체에 관련 제품을 납품하는 포스코도 여러 기술을 선보였다. 전고체 배터리에 들어갈 고체 전해질 두 종류(황화물계/산화물계)와 리튬 메탈 음극재를 공개했다. 배터리 구조체에 들어가는 알루미늄보다 더 가볍고 저렴한 철-플라스틱 혼합재 기술 관련 제품을 전시하기도 했다.
kdm@autotribune.co.kr