“한국 초긴장!” 반값 전기차에 필수 기술, 중국이 선점했다  

① 중국이 밀고 있는 나트륨이온 배터리

리튬 값이 고공행진하고 있다. 한국자원정보서비스(KOMIS)에 따르면 지난달 28일 기준 리튬 가격은 킬로그램(kg)당 341.5위안을 기록했다. 이는 3년 전인 2020년 2월 28일(40위안)과 비교해 8배 이상 오른 가격이다.

이러한 가격 폭등 탓에 저렴한 소듐을 양극재 재료로 하는 ‘소듐(나트륨)이온 배터리’가 주목받고 있다. 중국 CATL을 비롯해 HiNa(하이나) 배터리 등 중국 배터리 업체들이 가격 경쟁력을 앞세운 나트륨이온 배터리 출시를 예고하고 있는 것이다. 대표적으로 중국 배터리 업체인 하이나전지(Hina Battery)는 지난달 전기차 업체 장화이자동차(JAC)와 손잡고 나트륨이온배터리를 탑재한 전기차를 중국 최초로 선보이기도 했다. 

나트륨이온배터리의 1회 충전 시 주행거리는 약 250km에 불과하다. 현재 전기차의 절반 수준이지만 업계는 이 제품이 시장 판도를 바꿀 수도 있다고 바라본다. CATL 또한 올해 하반기 2세대 나트륨이온 배터리 양산 및 공급망 구축을 목표로 하고 있다. 

중국 투자은행 CICC는 2023년이 나트륨 이온 배터리 산업화 원년이 될 것이며 2025년까지 전 세계 나트륨 이온 배터리 출하량이 90기가와트시(GWh)를 넘길 것으로 전망했다. 지난해 전 세계에 등록된 전기차의 배터리 총 사용량은 517.9GWh를 기록했다.

중국의 배터리 시장 선점이 점점 가속도가 붙는 모양새다. LFP에 이어 나트륨이온 배터리를 적극적으로 개발하면서 저가형 배터리의 물량공세로 세계 시장에서 점유율을 더욱 높인다는 계획이다. 중국 정부의 탄탄한 지원 아래 가까운 미래에는 한국과 일본을 기술력으로 압도할 가능성도 보인다.  

② 나트륨이온 배터리의 장점과 단점

나트륨이온배터리의 가장 큰 장점은 가격이다. 한국 배터리 제조사가 주력으로 하는 리튬이나 니켈 등 값비싼 광물 대신 양극재에 쓰이는 나트륨의 가격이 저렴하기 때문이다. 즉, 전기차 대중화에 가장 큰 걸림돌로 꼽히는 ‘가격’을 대폭 낮춰 전기차 확대에 기여할 수 있는 발판을 마련한다. 

현재 양극재 주원료인 리튬보다 나트륨의 매장량이 400배 이상 많고 채굴과 정제가 쉬운 덕분이다. 또 나트륨이온은 리튬이온과 비슷한 특성과 구조로 되어 있기 때문에 기존 생산설비를 활용할 수 있다는 점도 장점이다. 마지막으로 충·방전 수명과 저온에서 에너지 유지 능력이 리튬이온 배터리보다 우수하다는 특성도 장점으로 꼽힌다. 

다만 단점도 명확하다. 에너지밀도가 낮고 무겁다. 나트륨은 리튬보다 원자가 큰 탓에 비효율적인 것이다. 때문에 전기차에 탑재하기 적절하지 않았고, 1970년대부터 리튬이온 배터리와 함께 개발됐으나 상용화 속도가 더뎠다. 나트륨이온 배터리의 상용화를 위해 해당 문제는 필수적으로 극복해야 할 과제로 지목된다. 

③ 국내 3사는 전고체 배터리에 집중

국내 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)는 현재까지 나트륨이온 배터리 관련 사업을 추진하고 있지 않다. 대신 차세대 배터리인 전고체 배터리 상용화를 위해 열을 올리고 있다. 각 제조사마다 나름의 전고체 기술을 필두로 2030년 전까지 상용화를 위한 로드맵도 제시한 상태다. 

전고체 배터리는 꿈의 배터리라 불린다. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 리튬 이온을 이동하게 하는 매개체인 전해질을 액체 대신 고체로 바꾼 배터리다. 기존 액체 전해질의 경우 배터리 내부의 안정성을 높이기 위해 양극과 음극의 직접적인 접촉을 막는 분리 막이 필요했지만 고체의 경우 그 자체로 분리 막 역할을 할 수 있다. 분리 막이 없어지면서 에너지밀도를 높일 수 있고 온도 변화로 인한 충격이나 누액으로 인한 화재 위험도 줄어든다는 장점이 있다.

나트륨이온 배터리는 국내 3사가 주도하고 있는 고부가 배터리 시장에 진입하지 못할 것이라는 게 업계의 분석이다. 나트륨이온 배터리가 가진 단점이 명확해 고성능 전기차 시장에 적합하지 않다는 것이다. 다만 저가형 전기차 시장의 필요성이 대두되고 확대됨에 따라 중국의 저가 공세를 무시할 수만은 없는 상황이다. 

미래 전기차 배터리 시장은 치열하다. 전기차 대중화라는 동일한 목표 아래 패권을 다투고 있다. 과연 미래 배터리 시장의 판도는 어떻게 흘러가게 될까?