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"우리 기술이 최초"…LG·삼성·SK, 차세대 배터리 '기선잡기'

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LG화학, 성층권서 리튬-황 배터리 장착 비행 성공
삼성SDI, 800km 가는 전고체 기술력 과시
SK이노, NCM구반반 포드 전기픽업트럭 탑재

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 3사의 차세대 배터리 기술 개발 경쟁이 불 붙고 있다.

특히 각 사는 저마다 의미있는 기술 개발을 적극적으로 홍보하면서 '우리 기술이 최초'라는 점을 강하게 설명하고 있다. 기술 개발을 둘러싼 배터리 3사의 기선잡기가 이목을 끄는 대목이다.

◆LG화학, 리튬-황 배터리 활용 국내 최초 비행 테스트 성공

13일 관련업계에 따르면 LG화학은 최근 한국항공우주연구원에서 개발한 고고도 장기 체공 태양광 무인기(EAV-3)에 리튬-황 배터리를 탑재해 성층권 환경에서 비행하는 시험에 성공했다. 리튬-황 배터리 활용한 비행 테스트는 국내 최초다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 리튬-황 배터리를 탑재한 고고도 태양광 무인 항공기 EAV-3 [사진=LG화학] 2020.09.10 yunyun@newspim.com

성층권은 대류권(지상~12km)과 중간권(50~80km) 사이에 위치한 대기층(고도 12~50km 사이)으로 영하 70도의 낮은 온도와 대기압이 지상 대비 25분의 1수준인 진공상태로 극한의 환경이다.

리튬-황 배터리는 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리 중 하나로 꼽힌다. 양극재에 황탄소 복합체, 음극재에 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게 당 에너지 밀도가 기존 리튬이온 배터리 대비 1.5배 이상 높은 배터리다. 기존 리튬이온 배터리 보다 가볍고 희귀 금속을 사용하지 않아 가격경쟁력이 뛰어난 것이 장점이다.

LG화학은 "리튬-황 배터리를 2025년 이후 양산할 계획"이라고 말했다. 현재 리튬이온 배터리의 양산 공정을 활용할 수 있는 타입의 전고체 배터리도 개발중이다.

니켈 함량을 85~90%까지 올린 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 양극재를 적용한 리튬이온 배터리는 오는 2022년 출시를 목표로 세웠다.  

◆삼성SDI, 전고체 난제 '덴드라이트' 세계 최초로 풀어내

올해 배터리 업계의 핫한 기술 이슈는 단연 전고체 배터리다. 삼성SDI는 전고체 배터리를 통해 증권가 등 시장의 관심을 한 몸에 받고 있다.

이 회사는 1회 충전으로 800km을 주행하고 1000회 이상 재충전이 가능한 전고체 배터리 기술을 올해 초 공개했다. 정확히는 삼성전자 종합기술원이 기술 개발의 전진기지다. 전고체 배터리의 상용화를 위해 넘어야 할 난제인 '덴드라이트(Dendrite)' 문제를 세계 최초로 풀었다고 평가 받는다.

덴트라이트는 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 쌓이면서 나뭇가지 모양의 결정체가 생기는 현상으로 배터리의 성능을 떨어트리거나 폭발의 위험이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 전지 음극에 5마이크로미터 두께의 은·탄소 나노입자 복합층을 적용한'석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다. 삼성SDI는 이르면 2027년 전고체 배터리 상용화를 예상하고 있다. 

하이니켈 기술도 앞서 나간다. 삼성SDI는 출시를 앞두고 있는 5세대 전기차 배터리 '젠5'에 하이니켈 기술을 접목한 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 기술을 적용한다. 젠5는 내년 독일 BMW가 출시하는 전기차에 공급될 것으로 알려졌다. 니켈 함량은 88퍼센트 이상으로 배터리 용량을 업계 최고 수준으로 끌어 올렸다. 이를 통해 한번 충전에 600키로 이상 주행할 수 있는 전기차가 나올 전망이다.

리튬이온 배터리(좌)와 전고체 배터리(우)의 구조<출처=삼성SDI>

◆SK이노, NCM구반반 배터리 세계 최초 상용화

SK이노베이션은 하이니켈 기술력에 있어서 글로벌 최고 수준이라고 자신한다. 

SK이노베이션은 세계 최초로 'NCM구반반(니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%)' 양극재를 적용한 배터리를 내년부터 본격 양산할 계획이다. 특히 포드가 2023년 양산 예정인 전기 픽업트럭 'F-150'에 탑재되는 것으로 알려졌다. 

NCM구반반에 이어 니켈을 90% 중반대까지 높인 초고밀도 배터리를 개발하고 있다. 에너지밀도를 높이기 위해 음극재에 실리콘(Si)을 첨가하는 기술을 개발 중이다. 규소를 음극재에 적용하면 현재 배터리 음극재에 일반적으로 들어가는 흑연을 넣을때보다 에너지밀도가 4배로 높아진다. 앞서 NCM811(니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%) 양극재를 적용한 배터리도 2016년 세계 최초로 개발하고 2018년부터 양산 중이다. 

차세대 배터리로 하나로 평가받는 리튬 메탈 배터리 구현을 위한 '고체 전해질' 연구에도 박차를 가하고 있다. 특히 리튬이온 배터리 시대를 연 인물이자, 2019년 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수와 국내 최초로 손잡고 차세대 배터리 기술 개발에 나선다고 밝혀 업계의 주목을 받았다.

한편, 전기차 배터리 분야에서는 배터리 3사간 기싸움은 한창이다. LG화학과 SK이노베이션의 특허 소송전이 단적인 사례다. 기술 개발만이 배터리 톱플레이어를 담보할 수 있다.

전기차 배터리의 과제는 단연 '주행거리 향상'이다. 이를 위해서는 배터리의 밀도를 높여야 한다. 현재 가장 널리 활용되는 리튬이온 배터리의 니켈 비중을 높이는 동시에 이를 대체할 차세대 배터리 기술은 각 사가 주력하는 기술 경쟁의 핵심이다.

한 업계 관계자는 "전기차 시장이 폭발적으로 성장하고 있어 미래 배터리에 대한 준비가 필요한 시점"이라며 "현재는 널리 활용되는 리튬이온 배터리 성능 향상이 주효하지만 몇년 내에 주행거리와 충전시간 등 소비자들이 원하는 수준으로 가기 위한 차세대 배터리 개발에서 승부가 날 것"이라고 했다. 

yunyun@newspim.com

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강훈식, 靑 뉴미디어풀단과 특별인터뷰 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 강훈식 대통령 비서실장이 1일 오후 3시 뉴스핌을 비롯한 청와대 뉴미디어풀단 9개 매체와 공동인터뷰를 한다. 청와대 춘추관 오픈스튜디오 개설을 기념해 마련한 '청와대 라이브' 특별인터뷰에 강 실장이 첫 게스트로 출연한다. 특별인터뷰는 뉴스핌 유튜브 채널 뉴스핌TV 등 뉴미디어풀단의 유튜브 채널에서 실시간으로 중계된다.  [서울=뉴스핌] 류기찬 기자 = 강훈식 대통령비서실장이 지난 4월 22일 오후 서울 종로구 국무총리공관에서 열린 제8차 고위당정협의회에서 발언을 하고 있다. 2026.04.22 ryuchan0925@newspim.com 뉴미디어풀단은 청와대가 변화하는 언론 환경에 발맞춰 청와대 출입과 취재 기회를 확대하고자 신설한 청와대 출입기자단이다.  현재 뉴스핌을 비롯해 고발뉴스, 굿모닝충청, 김어준의 겸손은 힘들다 뉴스공장, 뉴스토마토, 삼프로TV, 시민언론 민들레, 시사인(IN), 장윤선의 취재편의점 9개 매체가 소속돼 있다.  뉴미디어풀단은 강 실장과 함께 이재명 정부 출범 1년 성과와 향후 과제, 외교와 사회·문화, 경제 분야에 대한 심도 있는 인터뷰와 진단을 한다.  이재명 대통령이 지난달 29일 직접 공개한 3대 메가 프로젝트를 비롯해 중동전쟁 상황에서 급박하게 진행된 원유 수급 전략 뒷이야기와 저출산 극복 대책 등 국정 현안에 대한 질의응답을 한다.  뉴스핌은 청와대 뉴미디어풀단으로서 유튜브 뉴스핌TV 채널에서 국정 현안과 정책 이슈에 대한 이슈파이터, 정국진단 라이브를 통해 차별화되고 경쟁력 있는 방송을 하고 있다. 청와대 영상 콘텐츠도 1주 평균 30개 이상 제작 중이다. 이강혁 뉴스핌 편집국장은 "대통령의 국내외 일정부터 타운홀 미팅과 부처 업무보고, 청와대 정책과 현안 브리핑을 실시간 생중계와 쇼츠, 하이라이트의 다양한 편집본으로 만들고 있다"고 말했다. 이 국장은 "뉴스핌은 현장 라이브와 오픈스튜디오 촬영, 24시간 방송이 가능한 전문성과 인력을 갖추고 있다"며 "간판 콘텐츠인 '이슈터미네이터' '긴급진단' 프로그램을 통해 담론을 형성하고 실질적인 정책·입법으로 이어지는 공익 언론의 뉴미디어 기능을 지속 강화해 나갈 계획"이라고 말했다. the13ook@newspim.com 2026-07-01 08:52
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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