인천 청라, 충남 금산 등에서 전기차 화재가 잇따라 발생하고 배터리에 대한 불안감도 확산하면서 높은 에너지 밀도와 안정성으로 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리(ASB)가 다시 주목받고 있다.

전고체 배터리는 배터리셀 내에서 양극과 음극 사이에 위치해 이온을 전달하는 물질인 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 배터리를 의미한다. 전해질 물성에 따라 산화물계·고분자계·황화물계로 나뉜다.

액체 전해질 배터리는 가연성으로 고열에 폭발할 위험이 있지만, 고체 전해질로 만든 전고체 배터리는 이 같은 문제를 해소할 수 있고 에너지 밀도도 높아 한 번 충전으로 긴 거리의 운행도 가능하다.

이런 경향이 주가에 반영되면서 최근 관련 주식 종목이 상승세를 타고 있다. 

국내 배터리 3사는 2027년 삼성SDI를 시작으로 2029년 SK온, 2030년 LG에너지솔루션이 양산을 준비 중이다. 현재 3사가 중점적으로 개발하는 황화물계 전도체는 기술 장벽이 높아 고분자계와 비교해 개발에 더 오랜 시간이 소요된다. 

이외에 전고체 배터리 관련주는 한농화성, 씨아이에스, 아이앤씨, 천보, 레이크머티리얼즈, 이수스페셜티케미컬 등이 있다.

●비싼 황화리튬·고체전해질 원료 가격... 상용화 풀어야 할 숙제 

하지만 기존 리튬이온 배터리와 비교해 원료 가격이 크게 높아 배터리업계가 이를 어떻게 극복하고 상용화에 성공할지에 관심이 쏠린다.

현재 리튬이온 배터리 가격은 15달러(약 2만 원) 수준이지만, 황화물계 전고체 기초 물질인 황화리튬은 ㎏당 1만2천달러(약 1600만 원)에 달한다. 황화물계 고체전해질 가격 역시 ㎏당 4천900달러(약 665만원)로 리튬이온 배터리와 비교해 크게 높다.

또한 고체의 특성상 이온 전도도(이온의 이동 속도)가 액체 전해질보다 낮고, 전극과 고체 전해질 사이 ‘계면 저항’이 큰 점도 난제다.

다만, 리튬이온 배터리의 전해질과 분리막 가격이 생산량 증가에 따라 꾸준히 하락한 만큼 전고체 배터리 양산이 본격화하면 황화리튬과 고체전해질 가격 역시 하락할 가능성이 있다.

전고체전지분야 최고 전문가로 꼽히는 하윤철 한국전기연구원 차세대전지연구센터장은 황화리튬 가격의 경우 ㎏당 50달러(6만8000원), 고체전해질은 20달러(2만7100원)까지 낮추는 것을 목표로 제시했다.

배터리 소재업체 인켐스 김학수 대표는 황화리튬에 대해 “온실가스 배출, 낮은 수율, 낮은 순도 등 여러 생산공정을 거치기 때문에 비싼 가격이 형성된다”며 “황화리튬의 순도를 높이는 가공 기술과 더불어 생산단계를 단순화하는 시스템 개발이 필요하다”고 지적했다.

이에 대해 배터리업계의 한 관계자는 “추후 원료 가공 기술이 업그레이드 되면 자연스럽게 해결될 문제”라고 말하며 “세액 공제나 인력 확보 방안 마련 등 정부 차원의 근본적인 지원이 필요하다”고 말했다.