전고체 배터리 차이점 소재 상용화 설명 및 관련주 소개

신산업의 미래를 여는 혁신, 전고체 배터리의 세계

환경규제가 점차 강화되면서 전기차 시장은 급격한 성장을 이루고 있습니다. 이에 따라 배터리 산업도 크게 발전하고 있는데, 특히 전고체 배터리는 신산업의 중심에서 주목받고 있는 혁신 기술입니다. 이 글에서는 전고체 배터리의 개념과 장점, 그리고 주요 응용 분야에 대해 알아보겠습니다.

리튬이온 배터리 대 전고체 배터리: 혁신의 차이

리튬이온 배터리와 전고체 배터리는 구조적으로 차이가 있습니다. 리튬이온 배터리는 양극과 음극 사이에 액체 전해질과 분리막으로 이루어져 있습니다. 이에 반해 전고체 배터리는 액체 대신 고체 전해질을 사용하여 모든 부분이 고체로 이루어진 구조입니다. 고체 전해질은 전해액 역할과 동시에 분리막 역할을 하기 때문에, 배터리 내부 구성이 단순화되고 폭발 위험성이 줄어듭니다.

구분	전 고체 배터리	리튬이온배터리
전해질	고체 전해질 황화물계 고분자계계 산화물계	액체 전해질
음극제	리튬 메탈 고성능 실리콘 음극제	흑연 음극제 실리콘 음극제
양극재	하이 니켈 단결정 양극재	하이 니켈 양극재
분리 막	없음	있음

전고체 배터리가 꿈의 소재라 불리는 또 다른 이유는 충전만 한다면 반 영구적으로 사용이 가능하다는 이론 때문입니다. 이점에서 수명이 짧은 리튬이온배터리의 차세대 대체 물질이라 여겨지고 있습니다.

 

또 다른 리튬이온배터리의 문제점은 액체 전해질로 에너지 효율은 좋지만 수명이 상대적으로 짧고 전해질이 약세이기 때문에 고열에서 폭발할 위험이 높기 때문입니다. 이에 반해 전고체 배터리의 경우 충격에 의한 누액이 상대적으로 낮으며 인화성물질이 포함되지 않기 때문에 발화 가능성이 낮아 그만큼 안전하다고 여겨집니다.

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전고체 배터리의 LFP 배터리와 MCN 배터리의 장점을 모두 가질 수 있는 특징 때문에 이 배터리가 미래의 소재로 발탁되고 있습니다. 또한 대용량 구현이 가능하기 때문에 전기차들의 최대 주행거리가 800KM까지 늘어날 것이라 예측되고 있습니다.

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하지만 문제는 이론적인 장점은 알려져 있지만 실제로 전 고체 배터리 양산에 성공한 기업이 없다는 것입니다. 말 그대로 꿈의 소재라고 불리는 이유입니다.

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전기차 시장을 혁신하다

전고체 배터리의 가장 큰 장점은 전기차 분야에서 큰 역할을 한다는 점입니다. 기존의 리튬이온 배터리는 충전 시간이 오래 걸리고 용량 한계로 인해 장거리 주행에 제약이 있습니다. 반면 전고체 배터리는 충전 시간이 짧고 더 많은 전기 에너지를 저장할 수 있어 장거리 주행이 가능합니다. 한 번 충전으로 800km 이상 주행이 가능하며, 단축된 충전 시간은 전기차의 편리성을 크게 향상시킵니다.

구부러져도 성능을 유지하는 새로운 기술

전고체 배터리의 혁신은 배터리의 구부림 가능성을 넘어서 구부려도 성능을 유지할 수 있는 기술의 개발에 이르렀습니다. 한국기초과학지원연구원과 한국화학연구원의 공동 연구로 개발된 기술은 1mm보다 얇고 넓은 면적을 가진 배터리를 구현했습니다. 이러한 배터리는 구부리거나 접어도 성능이 변하지 않으며, 반복적인 구부림에도 안정성을 유지합니다. 이러한 기술은 웨어러블 전자기기와 같은 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 제시하고 있습니다.

미래의 발전 가능성과 과제

전고체 배터리의 상용화를 위한 연구는 여전히 진행 중입니다. 리튬이온 배터리에 비해 전도도가 낮아 성능 및 수명 문제가 아직 남아 있습니다. 또한 고압, 고온의 제조 공정으로 생산 비용이 높은 문제도 있습니다. 이러한 과제를 극복하기 위해 다양한 연구 및 기술 개발이 이루어지고 있습니다. 한국의 연구기관들은 전고체 배터리의 성능 개선 및 생산 비용 절감을 위한 기술 개발에 매진하고 있습니다.

전고체 배터리의 미래는 밝습니다. 연구 개발 노력을 통해 배터리의 성능과 안전성은 더욱 향상될 것이며, 이는 전기차부터 웨어러블 기기, 드론까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 전고체 배터리가 지속적인 발전을 거듭하여 우리의 삶을 더욱 편리하게 만들어 줄 날이 머지 않았습니다.

 

전고체 배터리의 미래

현재 가능성이 가장 높은 아시아권 기업은 일본의 도요타 와 한국의 SDI 입니다. 두 기업은 2027년 이내 전 고체 배터리 양산을 목표로 개발을 진행하고 있습니다. 하지만 이 기대는 사실과 좀 다릅니다. 현재 전 고체 배터리 특허의 기술은 1~3위까지 일본 도요타, 파나소닉, 이데미츠코산이 가지고 있으며 4위가 삼성전자입니다.

​국내에서 양산을 기반으로 개발에 들어간 기업은 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK 온 3사 입니다. 기술 개발은 2020년부터 진행되고 있지만 아직까지 양산 과정에서 성공한 기업이 없다는 것은 상용화 시기가 멀었다는 것을 의미합니다. 하지만 전기차의 시작도 상용화가 어려운 시기에서 시작되었듯이 전고체 배터리 또한 미래의 먹거리로 발전할 가능성은 충분하다고 생각됩니다. 심지어 이미 2030년부터는 연간 전고체 배터리 시장이 80억 달러를 넘어설 것으로 예상하기도 할 지경입니다.

전고체 배터리 상용화

​도요타의 경우 2025년, 삼성전자의 경우 2027년이 목표 계획으로 발표했지만 도요타가 성공할 경우 삼성 DSI 역시 빠른 시일 내로 성공할 것이라는 게 시장의 기대입니다. 문제는 사용 가능한 전고체배터리를 구현화더라도 원가의 경쟁력, 다양한 기술적인 문제점, 높은 계면 저항 등 해결해야 하는 부분이 또다시 나타나는 것은 당연하다는 점입니다. 그렇기 때문에 생산 과정이 발전하더라도 유틸리티적인 부분이 해결되지 않는 이상 상용화 시점을 말하기는 섣부른 판단이라는 의견도 많습니다.

​​그렇다면 꿈의 소재 전고체 배터리의 상용화는 실제 가능할까요? 사실 어떻게든 개발이 가능할 것이라고 생각하는데 상용화에 대해서는 아직 물음표 단계입니다. 바로 원가 때문입니다. 주요 소재가 고가 금속인 점을 생각할 때 대량생산해 시장을 형성하기에 원가경쟁력이 많이 약해질 것이라는 짐작입니다.

 

전고체 배터리 투자

기술적 문제를 극복하더라도 수익성 문제가 해결되지 않는다면 미래의 소재라는 단어만으로는 보편화, 상용화가 되기까지 많은 시간이 필요할 것입니다. 그러므로 이제 주가의 화두가 전 고체 배터리라는 단어로 휘둘리게 될 상황이 온다고 해도 실제로 이를 수익화하는 과정은 한참 남았기 때문에 장기적 투자를 어느 정도 고려하지 않는다면 화제성만 가진 소재가 될 가능성이 높다고 생각됩니다.​

수많은 뜬 소식 중에 그나마 전고체 배터리와 가장 관련성이 높을 관련주는 무엇이 있을지 간략하게 소개하겠습니다.

구분	상황
이수스페셜티케미컬	정밀화학사업 분야 / 전고체배터리 대장주 중 하나
엔켐	석탄화학계 화학물 제조업 / 2차전지 전해액이 주력
천보	기초유기화학물지 제조업 / 2차전지 소재 기업 으로 유망한 기업
LG에너지솔루션	2차전지 글로벌 제조업 / 인터배터리 유럽 ESS 사업
삼성 SDI	2차전지 전고체배터리 사업 연구 진행
한농화성	리튬금속 고분자 전지용 전고상 기술 주도 기업
씨아이에스	전고체 전해질 개발 착수, 전해질 전극 개발 작업 성공

 

현재 전고체배터리 대장주로 꼽히는 기업 LIST를 미리 파악하고 투자 포트폴리오를 구성해보면 좋겠습니다. 주가란 성공하고 나서 오르는게 아니라 성공할수 있다는 기대감으로 오르기 때문에 상용화와는 별게로 소재만으로도 충분히 요동칠 수 있죠.