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삼성SDI, 전고체배터리 시범 생산라인 설치. 양산 앞당겨질까?

  • 기사입력 2022.03.15 12:03
  • 최종수정 2022.03.15 12:13
  • 기자명 이상원 기자
삼성SDI가 전고체배터리 양산을 위한 파일럿 생산라인을 착공했다.

[M 오토데일리 이상원기자] 삼성 SDI가 차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체 배터리 양산을 위한 시범 생산라인을 운영한다.

전고체 배터리는 양극과 음극, 전해질이 모두 고체로, 화재 위험성이 낮고 에너지 밀도를 증가시켜 배터리가 무게에 비해 전달할 수 있는 에너지를 늘릴 수 있어 리튬이온배터리의 대안으로 떠오르고 있다.

이 때문에 삼성SDI, 퀀텀스케이프 등 배터리기업과 테슬라, 토요타, 현대자동차, BMW, 폭스바겐 등 완성차업체, IT기업 대만 폭스콘 등이 치열한 선점 경쟁을 벌이고 있다.

삼성SDI는 지난 14일 경기 수원시 영통구에 있는 자체 연구소 내에 6,500㎡ 규모의 전고체 배터리 파일럿 생산라인을 착공했다고 발표했다.

파일럿 생산라인은 말 그대로 시범 생산을 위한 것으로, 양산을 위한 준비과정이란 점에서 큰 의미가 있다. 현재 전고체전지 파일럿 생산라인을 가동하고 있는 업체는 토요타자동차 등 2-3개 업체에 불과하다.

삼성SDI측은 "이번 파일럿 생산라인 설치는 2027년을 목표로 하고 있는 전고체 전지의 양산을 위한 기본 단계"라고 밝혔다.

삼성SDI는 2023년에 소형 전고체 배터리를, 2025년 중. 대형 배터리를 내놓는다는 계획이며, 이 후 생산을 위한 기술 검증을 마치고 2027년부터 본격적인 양산에 들어간다는 계획이다.

삼성SDI는 파일럿 생산라인인 ‘S라인’에 전지 전용 극판과 고체 전해질 공정 설비, 전지 내부 이온을 원활하게 전달하는 셀 조립설비 등을 도입할 예정이다.

이는 실험실에서 시제품을 만들어 테스트하는 것과는 차원이 다른 것으로, 앞으로는 ‘S라인’을 통해 다량의 전고체배터리가 생산되기 때문에 전고체전지 연구개발(R&D)에 가속도가 붙을 전망이다.

시범 생산라인을 설치하는 건 대량 생산을 위한 제품 개발이 어느 정도 윤곽을 드러냈다는 것을 의미한다.

삼성SDI는 전고체배터리 프로토 타입 검증 시점을 모바일 등 소형 제품용은 2023년, 전기차를 포함한 대형 제품용은 2025년까지 완료한 뒤 2027년부터 전고체 배터리를 양산한다는 계획을 세워 놓고 있다.

이번 생산 테스트가 성공적으로 진행되면 제품 검증이 완료되는 시점부터 곧바로 양산이 가능하다. 문제는 대량 생산을 위해서는 경제성 확보다.

전고체배터리는 전해액과 분리막이 없고 다른 재료가 필요하기 때문에 전고체 배터리 양산을 위해서는 원재료 공급망 구축이 필요한데 국내의 포스코와 일본미츠이 금속이나 이데미쓰흥산 등이 소재 대량 생산 준비에 들어갔다. 

삼성SDI는 현재 황화물계 전해질을 중심으로 전고체 배터리를 연구 중에 있는 이는 폴리머나 산화물계 보다 대량 생산에 용이하고, 급속충전도 가능한 것으로 알려져 있다.

삼성은 현재 마지막 해결과제인 상온 및 저온에서 충전 속도를 높이는 기술을 확보에 총력을 기울이고 있다. 고체 전해질은 액체보다 이온 전도도가 낮아 충전 및 방전 속도가 기존 배터리보다 많이 느린 것이 단점이다.

업계에서는 내년에 모바일용 전고체 배터리에 대한 검증이 완료되면 전기차용 배터리의 양산시점도 어느 정도 윤곽을 드러낼 것으로 예상하고 있다.

한편, 전고체 배터리는 배터리 스타트업인 퀀텀스케이프가 늦어도 2025년까지 양산한다는 계획을 발표했으며 이미 프로토타입을 공개한 토요타자동차도 구체적인 로드맵은 발표하지 않았지만 세계 최초 양산을 목표로 개발에 열을 올리고 있다.

또, 현대자동차도 2025년 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 시범 양산하고, 2027년 전고체 배터리 양산을 위한 준비 작업에 돌입하며 2030년 본격적으로 양산한다는 계획이다.

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