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심층기획 [차세대전지] 전기차 시대, 새롭게 주목받는 ‘차세대 전지’는? - ① 안전성

리튬이온전지 폭발 가능성 배제…전고체전지 주목

[산업일보]
점차 강화하는 환경 규제는 ‘전기차 전성시대’를 불러왔다. 전기차 양산을 향한 글로벌 완성차 업계의 전진 속도는 가속화하고 있지만, 심심찮게 들려오는 전기차 배터리 폭발 사고 소식은 소비자의 마음을 섣불리 열지 못하는 요인으로 작용하고 있다.

인류가 택한 방향이 ‘전기차 시대’라면, 폭발 등 안전성 이슈를 포함해 폐전지 재활용과 같이 난제로 남아있는 이슈들도 해결해야만 할 것이다. 현재 배터리 업계는 이에 대해 어떤 대안을 마련하고 있을까. 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터의 이상민 센터장을 통해 자세한 이야기를 들어봤다

[차세대전지] 전기차 시대, 새롭게 주목받는 ‘차세대 전지’는? - ① 안전성

‘리튬이온배터리’의 폭발 위험…이를 대체할 차세대 전지는?
현재 우리 일상생활에서 가장 널리 사용되고 있는 배터리는 단연 ‘리튬이온배터리’다. 스마트폰은 물론, 전기자전거와 전동스쿠터 등 새로운 운송수단에도 이 리튬이온배터리가 쓰이고 있다.

리튬이온배터리는 ‘폭발 가능성’이라는 치명적인 단점을 안고 있다. 안전성 이슈가 그 무엇보다도 중요시 여겨져야 하는 분야에서 폭발에 대한 기술적 한계를 극복하지 못한다면 상용화에 제동이 걸리기 때문이다.

이상민 센터장은 “리튬이온전지의 전해질은 리튬이온염이 용해된 ‘유기용매’이기에, 반응성이 높아 고온 노출 시 자가발열반응에 의해 높은 폭발 위험성을 안게 된다”라고 설명했다. 다시 말해, 액체로 구성된 전해질의 특성이 폭발 가능성으로 직결된다는 것이다.

이로 인해 주목을 받기 시작한 차세대 전지가 있다. 전해질이 액체가 아닌 고체로 이뤄진 ‘전고체전지’가 바로 그것이다.

이 센터장은 “전고체전지는 기존 리튬이온전지의 유기 액체 전해액 대신 고체 전해질을 사용해 열적 안전성을 확보한 대표적인 차세대 전지”라며 “전기차 완성 브랜드 업체들의 연구역량이 가장 많이 집중되고 있는 분야”라고 말했다.

전고체전지의 기술 수준은 사실 아직 리튬이온전지에 비해 미흡한 수준이다. 고체 전해질도 전극과 전해질 계면에서 예기치 못한 반응이 일어나면 미량의 가스가 발생돼 내부 압력 증가로 이어지기도 한다.

그럼에도 불구하고 전고체전지는 전반적인 폭발 위험성으로부터 거의 안전할뿐더러 전지 업계와 자동차 업계 간 질적인 협력이 활발히 일어나고 있어 머지않은 미래에 전고체전지 기술 개발이 이뤄질 것이라는 이 센터장의 분석이다.

그는 “신뢰성 확보 등의 기술 개발이 선행된 다음에도, 가격 경쟁력 등의 관점에서 기존 이차전지와 경쟁해 연착륙할 가능성은 아직 미지수”라고 하면서도 “전고체전지의 전반적인 양산 기술이 개발에 성공한다면, 이차전지 산업 분야는 커다란 패러다임의 변화를 맞이할 것”이라고 내다봤다.

- ‘② 폐전지 처리 편’에서 계속

최수린 기자 sr.choi@kidd.co.kr
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