[편집자주] '박한나의 배터리ON'은 독자들이 궁금해하는 배터리 분야의 질문을 대신 해드리는 코너입니다. LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온을 비롯해 배터리 밸류체인에 걸쳐 있는 다양한 궁금증을 물어보고 낱낱이 전달하고자 합니다.
"중국 CATL이 주도하고 있는 소듐이온 전지 시장에서 LG에너지솔루션의 차별화된 기술 전략은 무엇입니까? 상용화 목표 시점은 언제인가요?"
LG에너지솔루션이 차세대 배터리 중 전고체 전지와 리튬황 전지, 바이폴라 전지와 함께 소듐이온 전지의 로드맵을 공개했습니다. 전기차용 배터리로의 적용 목표는 2030년 이전 상용화지만 저가형 옵션으로 12V 760A 전류의 출력 성능을 가진 저전압 상품과 UPS(무정전 전원장치) 시장을 타깃으로 조기 상용화에 나선다는 계획입니다.
손권남 LG에너지솔루션 차세대전지 부문 담당은 이달 10일 서울 양재 엘타워에서 개최된 NGBS 세미나에서 "1세대인 저전압과 UPS 백업 상품에서 향후 고용량화를 통해 LFP(리튬인산철) 수준의 450Wh/L 에너지 밀도를 확보할 것"이라며 "2세대부터는 전기차와 에너지저장장치(ESS)로 적용 범위를 확대할 계획"이라고 말했습니다.
그는 소듐이온 전지 개발의 배경으로 리튬 자원의 한계를 짚었습니다. 리튬은 자원이 한정된 금속으로 향후 모빌리티 산업의 전동화가 가속화될 경우 수요 증가에 따라 공급 부족과 가격 상승 가능성이 제기되기 때문입니다. 반면 소듐은 풍부하고 저렴한 원료를 사용한다는 점에서 공급망 안정성과 가격 경쟁력 확보에 유리하다.
손 담당은 "소듐이온 전지는 현재 LFP 대비 가격 경쟁력이 낮아도 향후 지속가능성 관점에서 개발이 필요하다"며 "소듐은 지각 내 존재량이 두 번째로 많은 금속인 데다 전기화학적 특성상 저온 성능이 좋아 추운 환경에서도 성능을 유지하며 출력 특성도 우수하다"고 설명했습니다.
갈 길이 먼 것도 사실입니다. 소듐이온 전지는 아직 규모의 경제가 이뤄지지 않아 대량 생산 체계가 부족합니다. 가격 경쟁력과 에너지 밀도에서 리튬인산철(LFP)과 비교해 열위에 있습니다.
손 담당은 "고용량 양극재 개발을 통해 에너지 밀도를 높이는 연구들을 지금 진행하고 있다"며 "LG에너지솔루션의 건식 공정에 대한 기술력은 타 경쟁사보다 앞선 만큼 건식 공정을 적용해 가격 경쟁력도 진행하려고 한다"고 강조했습니다.
특히 그는 기존 습식 코팅 방식을 대체할 건식공정에 대한 진전 상황을 공유했습니다. 손 담당은 "건식 공정은 이미 파일럿 라인 구축이 완료돼 시운전을 하고 있다"며 "앞으로 2~3년 후 아마 양산화될 것"이라고 설명했습니다.
소듐이온 전지의 또 다른 강점은 공정과 생산측면에서 있습니다. 소듐이온 전지는 파우치형, 원통형, 각형 등 모든 타입의 셀 구조에 적용할 수 있어 유연성이 높은 데다 기존 리튬이온 생산 공정과 호환되기 때문입니다.
손 담당은 "전고체 전지는 사실 원통형으로 만들기 어려운 구조인 반면 소듐이온전지는 폼펙터에 제한이 없다"며 "기존 리튬이온전지의 공정 라인을 100% 다 활용할 수 있어 고출력 특성을 요구하는 시장보다 12V나 UPS 시장에 조기 출시하려고 최선을 다하고 있다"고 언급했습니다.
손 담당은 "양산 일정을 밝히긴 어렵지만 전기차용은 2030년 이전까지 개발할 것"이라며 "공급망 측면에서 보면 소듐이온 전지 기술은 중국이 가장 먼저 개발을 시작했고 지금까지도 글로벌 공급망의 상당 부분을 중국이 주도하고 있다"고 전했습니다.
실제 중국 CATL은 에너지밀도 160Wh/kg 수준의 1세대 나트륨이온 배터리를 출시한 후 현재 2세대를 개발 중입니다. 당시 목표는 kg당 200Wh까지 높인다는 목표였는데 성능 지표가 LFP에 근접한 것으로 알려졌습니다.
손 담당은 "국내에서도 소재를 개발하는 업체들이 소듐이온 전지용 소재 개발에 관심을 갖고 참여하고는 있지만 글로벌 시장 대비 시작이 늦은 편"이라며 "셀 제조사 입장에서는 소듐이온 전지를 Gen1~3으로 나눠 보면 고용량화를 목표로 소재 개발 가속화에 집중하면 좋겠다"고 강조했습니다. 박한나기자 park27@dt.co.kr
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