리튬이온 배터리를 대체할 차세대 유망주로 나트륨이온(SIB) 배터리가 급부상하고 있다. 리튬과 코발트 가격 급등, 공급망 불안이 겹치면서 원재료가 풍부하고 저렴한 나트륨 배터리가 2030년대 중반 새로운 표준으로 자리 잡을 것이란 전망이다. 특히 에너지저장장치(ESS) 분야에서 안전성과 가격 경쟁력을 앞세워 리튬인산철(LFP) 배터리를 빠르게 대체할 것이란 분석이 나온다. 

 

글로벌 기업들은 이미 상용화 속도를 높이고 있다. 중국 배터리 기업 CATL은 175Wh/kg급 ‘Naxtra’ 모델의 연내 양산을 예고했고, 하이나 등 주요 업체들은 실차 운행까지 돌입했다. 반면 한국은 아직 초기 연구나 파일럿 단계에 머물러 격차가 크다는 지적이다. 전문가들은 “이제라도 기술 개발과 제도적 지원에 속도를 내야 한다”고 목소리를 높이고 있다.

 

◇ 나트륨 배터리, 2035년 ESS 점유율 50% 도전…“LFP보다 24% 저렴”

 

최근 서울 여의도 FKI타워에서 열린 ‘고성능 나트륨 배터리 개발 현황 세미나’에서 하영균 에너지11 대표는 “2035년에는 SIB가 리튬인산철(LFP)을 상당 부분 대체해 ESS 시장 점유율 50%에 도달할 것”이라고 밝혔다.

 

하 대표는 “지구에 리튬보다 1,000배 많은 나트륨을 사용해 이론적으로 25%까지 저렴할 수 있다”며 “에너지 밀도도 2030년쯤 200Wh/kg에 도달할 것”이라고 말했다. 현재 에너지11은 산업통상자원부 과제를 총괄하며 국내 유일의 나트륨 배터리 양산 단계 기업으로, 저가·친환경 배터리가 필요한 인도 등 신흥국 시장을 주 타깃으로 삼고 있다.

 

글로벌 시장조사 기관들도 낙관적이다. MRFR은 글로벌 SIB 시장이 연평균 16.5% 성장해 2035년 약 80억 달러에 이를 것으로 봤다. SNE리서치는 같은 해 수요가 254.5GWh, 시장 규모는 약 142억 달러에 달할 것으로 예상했다. 이는 주로 저가형 전기차, ESS, 전동공구 등 고에너지 밀도를 필요로 하지 않는 분야에서 수요가 급증할 전망이다.

 

 

가격 경쟁력은 나트륨 배터리의 가장 큰 무기다. 하 대표는 “현재 나트륨 배터리는 LFP 대비 약 70% 비싸지만, 양극재·음극재 혁신과 규모의 경제를 통해 LFP보다 24% 낮은 가격도 가능하다”고 말했다. 구체적으로 “20%포인트는 양극재, 5%포인트는 음극재 집전체 변경 효과로 비용 절감이 이뤄진다”며 “kWh당 60달러 이하 가격까지 낮출 수 있다”고 전망했다. 현재 중국산 LFP 배터리 가격은 kWh당 약 75달러 수준이다.

 

ESS 시장은 안전성이 중요한데, 나트륨 배터리는 분해온도가 400도로 리튬보다 높아 안정성이 뛰어나다. 하 대표는 “전기차는 검증에 3~4년이 걸리지만 ESS는 비교적 빠르게 상용화될 것”이라고 내다봤다.

 

에코프로비엠 이동욱 미래기술담당 이사도 “그동안 데모 단계에 머물렀던 나트륨 배터리가 이제 실제 상용화 제품에 탑재되고 있다”고 평가했다. 특히 저온 성능이 강점으로 “리튬이온 배터리는 영하에서 방전이 잘 안 돼 테슬라 차량 등도 주행거리 이슈가 많다”며 “나트륨 배터리는 영하 30도에서도 방전이 유지된다”고 설명했다. 그는 “에너지 밀도가 낮아 고급 전기차에는 어렵지만, 저가형 전기차·ESS·납축전지 대체용으로 충분한 경쟁력을 확보했다”고 덧붙였다.

 

◇ 중국, 나트륨 배터리 기업 82곳 돌파…한국은 ‘파일럿’ 수준

 

시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전 세계 나트륨 배터리 기업 99개 중 83.7%가 중국에 몰려 있으며, 현장 전문가들은 이미 150개 수준으로 늘었을 것으로 보고 있다.

 

나트륨 배터리는 리튬·인산·철(LFP) 배터리와 유사한 공정을 공유하면서도 리튬보다 저렴하고 매장량이 풍부한 나트륨을 사용한다. 이에 따라 기존 LFP 생산라인을 활용해 빠르게 전환할 수 있다는 점이 중국 기업들의 전략적 우위로 작용하고 있다.

 

하영균 대표는 “LFP와 나트륨 배터리는 소재만 다를 뿐 공정은 거의 같다”며 “기술만 확보하면 1년에서 2년 내에 개발과 양산 전환이 가능하다”고 설명했다. 실제로 CATL, 하이나배터리 등 중국 주요 LFP 배터리 기업들은 이 잠재력을 일찌감치 간파하고, 수년 전부터 막대한 선행 투자를 단행해왔다.

 

 

중국의 기술 진화 속도도 빠르다. 하이나는 이미 140Wh/kg 수준의 나트륨 배터리를 개발했고, CATL은 지난 4월 에너지 밀도가 175Wh/kg에 달하는 ‘Naxtra’ 모델을 공개하며 연내 양산 계획을 밝혔다. 이는 기존 LFP 배터리와 유사한 수준으로, 가격경쟁력과 안전성을 모두 충족한다는 분석이다.

 

글로벌 ESS 시장에서도 나트륨 배터리는 매력적인 대체재로 부상하고 있다. 리튬 가격 급등과 공급망 불확실성에 대응해, 비용이 저렴하고 발화점이 높아 안전성이 뛰어난 나트륨 배터리가 LFP를 대체할 것이라는 전망이 힘을 얻고 있다. 하 대표는 “ESS 업체들은 향후 나트륨 배터리 사용을 공통적으로 언급하고 있다”며 “발화점 등 안전성 측면에서도 강점을 갖췄다”고 말했다.

 

이 같은 중국의 공세에 비해 한국은 크게 뒤처진 모습이다. 전고체 배터리와 함께 차세대 기술로 꼽히는 나트륨 배터리 양산을 앞둔 국내 기업은 단 1곳뿐이다. 중국이 이미 셀 개발과 실차 적용까지 빠르게 진입하며 시장 지배력을 확대하는 동안, 한국의 대응은 초기 연구와 제한적 파일럿 수준에 머물러 있다.

 

이동욱 이사는 “중국에서는 이미 나트륨 배터리를 실차에 장착해 일부 지역에서 실제 운행까지 하고 있다”며 “CATL, BYD, 파라시스 등 중국 기업들이 상용화에 속도를 내고 있다”고 지적했다.

 

◇ "脫중국 요구 속 부상하는 K-배터리…이제라도 반격 나서야"

 

중국의 기술 굴기에 위축됐던 한국 배터리 산업이 미국과 유럽을 중심으로 확산되는 ‘탈(脫)중국’ 움직임 덕분에 오히려 기회를 맞고 있다는 분석도 있다. 이미 리튬인산철(LFP) 배터리 시장은 중국이 사실상 장악했지만, 글로벌 바이어들이 공급망 다변화와 친환경성을 앞세워 ‘중국 대체재’ 찾기에 나서면서 한국 기업의 반격 여지가 커지고 있다는 것이다.

 

하영균 대표는 “바이어들이 저희에게 요구하는 바는 딱 하나, 탈 중국”이라며 “중국이 선점한 LFP를 계속 따라가서는 벗어날 방법이 없고, 현재로선 나트륨 배터리가 유일한 대안으로 꼽힌다”고 말했다. 특히 ESS 시장에서 이러한 요구는 더 뚜렷하다. 미국과 유럽 고객들은 친환경과 공급망 안정성을 핵심 가치로 내세우고 있으며, 국내 기술에 대한 신뢰도도 높아지고 있다는 설명이다.

 

 

에너지11은 국내 최초의 나트륨 배터리 개발사로, 산업통상자원부의 ‘나트륨이온전지’ 기술개발 사업을 총괄 주관하고 있다. 에코프로비엠, 한국세라믹기술원 등 25개 산학연 컨소시엄을 이끌며 고체전해질 기반의 필름형 배터리를 개발 중이다. 이 방식은 화재 안정성을 크게 높이면서 분리막을 대체하는 것이 핵심이다. 하 대표는 “한국에서 생산하는 데이터는 신뢰도가 높아 개발 속도를 크게 앞당길 수 있다”고 강조했다.

 

나트륨 배터리는 소재 측면에서도 경쟁력이 있다. 소듐(나트륨)은 리튬보다 저렴하고 풍부해 가격 경쟁력이 높으며, 양극재 생산도 기존 니켈·코발트 라인을 응용할 수 있어 공장 증설에 유리하다는 분석이다. 이동욱 이사는 “최근 고객사 요청으로 소듐이온 배터리 샘플을 생산했다”며 “양극재 라인업에 소듐이온을 추가하는 방안을 검토 중”이라고 밝혔다.

 

이 이사는 “소듐배터리는 LFP의 가격 경쟁력과 리튬이온의 기능적 장점을 절충하는 해법이 될 수 있다”며 “한국 배터리 산업에도 새로운 기회가 열리고 있다”고 평가했다.

 

다만 중국과의 격차는 여전히 만만치 않다. 이 이사는 “중국의 나트륨 배터리 연구 인력은 한국의 최소 2~3배 이상이며, 연구개발비 규모도 압도적이다. 우리는 52시간 노동 규제 등으로 충분한 연구시간조차 확보하기 어렵다”며 현실적 제약을 지적했다.

 

하 대표 역시 “단기간에 전 분야를 대체하기는 어렵지만, 명확히 필요한 시장이 있다”며 “향후 5~10년 안에 나트륨 배터리가 빠르게 자리를 잡을 것”이라고 전망했다. 그는 “지금이야말로 국내 산업의 기술적·제도적 역량을 결집해 반격에 나설 적기”라고 강조했다.