[차세대 배터리를 꿈꾼다]"SK온, 니켈 90% 효율 극대화…'안전성'으로 시장 리드"

②SK온 박기수 셀(Cell)개발2실장

세계 최초 개발 NCM9
니켈 함유랑 따라 밀도↑

부품 화재 가능성 제거
셀 하나에서 불 나도
전체 번지지 않게 개발

전고체 배터리는 신중접근
수명 등 기술적 문제 해결
SK이노와 협업해 박차

[편집자주]차세대 전기차 배터리 기술을 두고 세계적으로 기술개발 경쟁이 치열하다. 4대 소재를 포함한 부품에서부터 배터리 제조와 리싸이클링에 이르기까지 거대한 생태계 혁신을 꿈꾸고 있다. 이에 아시아경제는 연중기획을 통해 국내 배터리 전문가들을 만나 'K-배터리'의 현주소를 짚어보고 미래 성장의 기회를 엿보고자 한다.

첫 번째 순서로 최근 배터리 업계에서 가장 뜨거운 관심을 받고 있는 전고체 배터리를 집중 조명한다. 국내 배터리업체 3사는 3~4년 뒤 에너지 밀도를 획기적으로 높일 수 있는 전고체 배터리를 상용화한다는 계획이다. 전고체 배터리는 가연성이 높은 전해액을 사용하지 않아 폭발 위험이 감소하고 에너지밀도가 높은 양·음극재 사용이 가능해 전기차 주행거리를 획기적으로 늘릴 것으로 기대된다.

박기수 SK온 셀(Cell)개발2실장.(사진제공=SK온)

"SK온은 하이니켈 배터리 분야를 선도하고 있는 기업입니다. 고성능 니켈·코발트·망간(NCM) 배터리 분야에서 시장을 리드하고 있기도 하죠. 비결은 안전성 기술 확보입니다."

[아시아경제 오현길 기자, 문채석 기자] SK온의 박기수 셀(Cell)개발2실장은 SK온 배터리는 효율과 안전성을 모두 갖춘 제품이라고 힘줘 말했다. 대표적인 제품이 세계 최초로 개발한 NCM9이다. 소위 '하이니켈 배터리'로 불리는 이 제품은 니켈 비중을 90%까지 끌어올린 게 특징이다. 니켈 함유량이 많을수록 에너지 밀도가 높아진다. 배터리 효율이 극대화된다는 얘기다.

중국 업체들이 주로 쓰는 저가 리튬인산철(LFP) 배터리보다 높은 품질을 자랑하지만 안전성 문제를 풀어야만 시장에 자신 있게 내놓을 수 있다. 배터리에 니켈이 많이 들어갈수록 화재·폭발 사고 가능성이 커지기 때문이다. 박 실장은 "니켈 비중을 확대하면 배터리가 불안정해지기 때문에 우수한 안전성 기술 없이는 하이니켈 배터리를 만들 수 없다"고 강조했다.

지난달 17일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '인터배터리 2022' SK온 전시장에서 SK온이 만든 NCM9 배터리에 문승욱 산업통상자원부 장관(왼쪽 두 번째)이 자필로 응원 메세지를 적고 기념 촬영을 하는 모습. 왼쪽부터 전영현 한국전지산업협회장(삼성SDI 대표이사 부회장), 문 장관, 지동섭 SK온 대표이사 사장, 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장.(사진제공=SK온)

NCM9 배터리는 문승욱 산업통상자원부 장관과 지동섭 SK온 대표이사 사장 등이 국내 최대 배터리 전시회인 '인터배터리 2022'에서 손수 빼들고 기념 촬영을 해 유명세를 탄 제품이다. 이 배터리는 SK온이 1분기부터 상업 가동 중인 미국 조지아 1공장(생산 규모=9.8GWh)에서 주요 완성차에 공급된다.

박 실장은 "NCM9은 미국 조지아 공장에서 생산돼 미국 포드의 F150 라이트닝 차량에 탑재된다"며 "SK온은 이처럼 하이니켈 기술을 지속 발전시키는 중"이라고 피력했다.

SK온의 화재 방지 기술이 담긴 'S-Pack'이 지난달 17일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '인터배터리 2022' SK온 부스에 전시된 모습.(사진=문채석 기자)

SK온 배터리 안전성이 높은 이유는 '셀'과 '팩' 부품에서 화재의 근원을 뿌리뽑는 체계를 갖췄기 때문이다. 셀은 양극, 음극 사이를 오가며 'Z'자로 소재를 감싸는 Z폴딩 방식으로 만든다. 뒤틀림이 생겨도 분리막이 양극 간 접촉을 막아 불이 날 가능성을 제거한다. 셀 하나에서 불이 나도 팩 전체로 번지지 않도록 하는 자체 기술도 개발했다.

그는 "셀은 불이 나지 않도록, 팩은 화재 확산을 억제하도록 만드는 게 핵심"이라며 "안전하게 성능을 내면서도 부품 수는 줄여 배터리를 (차에) 꽉 채울 수 있도록 공간을 효율적으로 쓰도록 하고 비용 절감까지 가능하게 한 뛰어난 기술"이라고 설명했다.

성능, 무게, 안전성 등에서 기존 배터리보다 월등하게 뛰어난 '꿈의 배터리'인 전고체 배터리와 관련해서는 기술적 난제를 풀기 위해 노력 중이라고 했다. 양산 예상 시점 등을 밝히기보다는 신중하게 접근하되 기술 개발 속도를 높일 방침이다.

다만 상온 구동, 수명 등 기술적 문제를 해결하는 동시에 대량 생산 및 비용 절감을 통해 경제성을 높여야 하기 때문에 구체적인 목표 시점을 밝히는 것은 시기상조라고 전했다.

박 실장은 "전고체 배터리 개발에도 박차를 가하고 있다"며 "자체 연구 성과를 바탕으로 노벨상 수상자로도 잘 알려진 존 굿이너프 미 텍사스대 교수를 비롯해 이승우 조지아공과대(조지아텍) 교수, 미 전고체 기술기업 솔리드파워 등과도 협업하며 상용화를 위한 개발을 이어가는 중"이라고 했다.

오현길 기자 ohk0414@asiae.co.kr
문채석 기자 chaeso@asiae.co.kr