'더 저렴한' 배터리 찾는 전기차 업계, 나트륨이온 배터리 가능성은

기사입력 : 2023년08월21일 06:07

최종수정 : 2023년08월21일 06:07

저렴한 원재료·안전성 장점, 낮은 에너지 밀도가 문제
나트륨이온배터리 개발 20개 사 중 17개가 중국
"우리 기업 무리한 투자 안돼, 연구개발 통해 다양성"

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 최근 테슬라발 '반값 전기차'가 관심을 끌면서 전기차 업계에서는 이를 가능하게 하는 저가형 배터리에 관심이 높아지고 있다.

21일 관련업계에 따르면 테슬라는 중국산 리튬인산철(LFP) 배터리를 사용하면서 모델Y 후륜구동 모델의 가격을 모델Y 롱레인지 모델보다 약 2000만원 가량 낮췄다. 전기차의 한계가 충전기 인프라의 부족과 함께 높은 가격으로 꼽히면서 기존 주도권을 잡은 삼원계 리튬이온배터리보다 저렴한 LFP 배터리는 완성차 업체들과 배터리 업체들의 투자와 개발이 이어지고 있다.

[사진=중국 매체 제커(ZAKER) 갈무리] 중국 완성차 업체 장화이(江淮)자동차그룹과 배터리 기업 중커하이나(中科海納)가 합작한 나트륨 이온 배터리 탑재 전기차

이같은 상황에서 또 다른 저가형인 나트륨이온배터리가 업계의 관심을 모으고 있다. 현재 나트륨이온배터리는 LFP와 마찬가지로 중국이 주도권을 쥐고 있다.

지난 2023년 7월 14일 개최된 2회 나트륨이온배터리 산업체인 및 표준발전 포럼을 통해 공개된 '2023년 나트륨이온배터리 산업연구 보고'에 따르면 17개 중국 기업이 나트륨이온배터리 평가에 통과됐다. 이는 나트륨이온배터리를 개발한 기업 20개 중 대부분을 차지한다.

중국 공업정보화부는 2023년 6월 나트륨이온배터리의 차량 탑재를 승인했으며 2023년 2월 나트륨이온전지 관련 업체인 중커하이나는 세계 최초의 나트륨이온배터리를 탑재한 전기차 시제품을 내놓을 정도로 나트륨이온배터리에서는 중국이 앞서가고 있는 상황이다. 중국에서는 2026년 나트륨이온배터리의 상용화가 이뤄질 것이라는 전망도 나오고 있다.

나트륨이온배터리가 업계의 관심을 끄는 이유는 저렴한 원재료와 안전성에 있다. 삼원계 리튬이온배터리의 재료인 리튬 가격이 빠르게 올라가고 있는 가운데 나트륨은 리튬 대비 매장량이 풍부하고 원가도 낮아 20~30% 저렴하다. 여기에 화재 가능성이 높은 리튬이온배터리에 비해 나트륨이윤배터리는 안전성이 높다.

[사진=CATL홈페이지] AB 배터리솔루션을 채택하여 에너지밀도 문제를 보완한 닝더스다이 나트륨 이온 배터리

그러나 나트륨이온배터리는 리튬이온배터리에 비해 에너지 밀도가 크게 낮은 단점이 있다. 일반적으로 나트륨이온배터리는 부피당 에너지밀도는 370Wh/L인 반면, 삼원계 리튬이온배터리는 650Wh/L로 큰 격차를 보인다. 이 때문에 주행거리가 짧고, 배터리 수명도 리튬이온배터리보다 짧다. 나트륨이온배터리는 LFP배터리에 비해서도 성능의 80~90%에 그칠 정도다.

현재 우리 완성차 업계나 배터리 업계에서는 나트륨이온배터리 개발에 나서고 있지는 않다. 현대차그룹이 미래 배터리로 전고체배터리 개발에 나서고 있는 상황이며, 최근 저가형 전기차의 유행에 따라 LFP배터리를 통해 보완하고 있다. 기타 배터리 업체들도 LFP 배터리 투자에 나서고 있다.

나트륨이온배터리에 대한 업계의 관심은 높지만 전문가들은 우리 기업들이 대규모 투자를 한은 것은 섣부르다고 조언했다. 다만 연구개발을 통해 다양성을 늘리는 차원으로 접근해야 한다는 말이 나왔다.

이항구 자동차융합기술원장은 "중국은 자국 내 내수만으로 여러 시도를 할 수 있는 정도의 규모가 되지만 우리는 그렇지 못하다"라며 "결국 우리는 수출 중심으로 제품군을 내놓아야 하는데 아직은 삼원계 리튬이온배터리가 주도하고 있다"고 말했다.

이 원장은 "현대차 등이 미래배터리로 전고체배터리를 개발 중이고 LFP로 저가 부분을 보완 중이다. 섣부르게 나트륨이온배터리에 지나치게 힘을 쓸 필요는 없다"면서도 "다만 우리나라 배터리 3사들의 연구개발 예산이 1조가 되지 않는데 이는 늘려야 한다"고 주장했다.

이호근 대덕대 자동차학과 교수도 "우리 완성차 업계 및 배터리업계가 더 고도의 기술로 평가되는 삼원계 리튬이온배터리에 최고의 기술력을 보이고 있는 상황에서 LFP도 거세게 중국을 추격하고 있는 상황"이라며 "더 난이도가 낮은 나트륨이온배터리 기술 개발에 힘을 쓸 필요는 없다"고 잘라 말했다.

다만 김필수 대림대 자동차학과 교수는 "나트륨배터리가 상용화될 것인지 가능성은 50%"라면서도 "미래 배터리로 꼽히는 전고체가 상용화되려면 2030년, 2035년이 돼야 한다고 할 정도인데 여러 준비를 해야 한다"고 전기차 배터리 관련 다양성을 늘려야 한다고 강조했다.

김 교수는 "개발 난이도는 삼원계 리튬이온배터리에 비해 떨어지지만 개발 기간이 걸리는데 우리는 경쟁력이 없는 상황"이라며 "여러 배터리 기술에 대한 가능성을 열고 미래로 가야 하는데 우리는 시도 조차 못할 수 있다. 위기"라고 말했다.

dedanhi@newspim.com

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