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삼성전자, 리튬이온 배터리 성능 2배 향상시킨 리튬배터리삼성종합기술원 kg당 520와트아워 성능 리튬에어배터리 개발

삼성전자가 현재 배터리 성능에 비해 2배의 성능을 갖춘 전기차 전용 차세대 리튬이온(Li-ion) 배터리 '리튬 이온 에어 배터리' 시제품(프로토타입)을 개발했다. 배터리 업체 간 경쟁이 치열해지는 가운데 삼성전자는 2030년께 이 기술을 상용화 할 계획이라는 보도가 나와 주목된다. 

일본 닛케이아시안리뷰는  지난 7일(현지시각)  서울발 기사에서 “삼성전자가 현행 리튬 이온 파워팩의 성능을 거의 두 배로 만들 수 있는 기술을 개발하고 있다”면서 “이는 도요타 자동차의 경쟁기술을 앞지르기 위한 것"이라고 전했다. 

   
▲ 삼성SDI 리튬이온 배터리.출처=뉴시스

닛케이아시안리뷰는 리튬 에어 배터리가 배터리 업계에서는 '성배(holy grail)'로 간주된다면서 삼성종합기술원은 최근 kg당 520와트아워의 성능을 가진 리튬에어배터리를 생산했다고 설명했다. 리튬 에어 배터리는 리튬과 산소의 화확반응을 이용해 에너지효율을 높인 배터리를 말한다.

일본 자동차 회사 닛산의 신형 전기차 '리프'는 완전 충전 시 400km를 주행하지만 삼성이 개발한 새로운 배터리는 이론상 유사한 자동차에 탑재할 경우 700km 이상을 주행할 수 있다고 닛케이아시안리뷰는 전했다.

삼성은 배터리의 양극과 음극을 분리하는 격판(Separator) 폭을 90% 이상 좁힌 20마이크론(100만분의 1m)으로 축소함으로써 이런 놀라운 성능을 달성했으며 이 덕분에 더 많은 셀을 배터리 안에 넣을 수 있도록 했다.

이 기술이 상용화되기에는 이르다. 배터리는 20여 차례 사용하고 충전하기를 반복하면 수명이 급격히 떨어지는 문제를 해결해야 한다. 게다가 배터리를 완충하는데 수 시간이 걸리는 점도 해결해야 한다.

삼성전자는 이 배터리의 상용화시기를 2030년께로 잡고 있는 것으로 보인다면서 배터리 성능 관련 문제를 해결하기 위해 음극과 양극 소재와 형상을 시험할 것이라고 이 매체는 덧붙였다.

현재 전기차는 리튬 이온 배터리를 동력원으로 삼고 있는데 이는 도요타 자동차가 하이브리드 차량에 탑재한 니켈수소전지에 비해 더 많은 전기를 저장할 수 있다. 일본이 리튬이온 배터리 기술을 선도했으나 현재 아시아 전역에 확산돼 파나소닉, 삼성SDI, LG화학과 중국 업체들이 시장 점유율 경재을 벌이고 있다. 

차세대 배터리로는 솔리드 스테이 배터리가 꼽힌다. 리튬 이온 전지가 전극간 이온 이동을 위해 액체 전해질을 사용하지만 솔리드 스테이트 배터리는 고체 전해질을 사용해  에너지 밀도를 높인 덕분에 성능은 높이고 충전시간은 줄인 반면  전해질 누수, 화재의 위험은 낮춘 게 특징이다. 

도요타자동차는 2020년대 중반 솔리드 스테이트 배터리 상용화를 목표로 200명의 개발 인력을 확보했다. 디디에 르로이 배터리 담당 총괄 부사장은 이 기술을 미래의 게임 체인저라고 부르면서 이미 시제품을 개발했고 양산 준비를 하고 있다고 밝혔다고 닛케이아시안리뷰는 전했다. 

삼성SDI 역시 솔리드 스테이트 배터리를 개발하고 있고 독일 자동차 업체 로베르트 보쉬도 미국의 스타트업을 인수했으며 애플 역시 기술자를 모집하고 있는 중이다.

오사카현대학 타츠미사고 마사히로 교수는 솔리드 스테이트 배터리가 2023년께 상용화될 것으로 예상했다. 리튬 에어 배터리는 솔리드 스테이트 배터리를 계승하는 차세대 배터리라고 할 수 있다. 

영국과 프랑스, 중국 등은 최근 휘발유 연소 차량 판매를 2020년대에 중단하겠다고 발표했으며 전기차 보급으로 배터리 시장이 수혜를 입을 것으로 예상된다. 일본 조사회사 후지케이자이는 전기차량용 배터리 시장은 지난해 1조4000억엔(미화 122억달러)에서 2025년에는 6조6000억원 규모로 급성장할 것으로 예측하고 있다고 닛케이아시안리뷰는 덧붙였다.

김현우 기자  |  hwkim0707@econovill.com  |  승인 2017.11.08  18:53:48
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