전기차 본격 대중화, ICT용 에너지 수요 급증, 주요국 기술 선점 경쟁
고 밀도 에너지 전고체전지, 경제성 높은 나트륨이온전지, 해수전지 개발 중
[애플경제 김홍기 기자]10여 년 후엔 전기차가 멀지 않아 내연기관을 거의 대체할 것으로 보이는 가운데, 배터리와 이차전지 등의 기술 경쟁도 치열하다. 특히 최근엔 수소연료전지, 동위원소전지 등 차세대 전지 분야의 기술 선점을 위한 국가 간의 경쟁이 가열되고 있다. 이들 차세대 전지는 각종 기기나 장비의 시‧공간적 제약을 극복하는 에너지원이 되고 있다.
현 단계에선 리튬이온전지 중심의 전지 시장이 형성되어있으며 리튬이온전지 제조 분야에서 주요국의 경쟁이 치열하다. 2021년 현재 전기차용 배터리 시장 점유율을 보면 한국이 33.5%로 중국(44.7%)에 이어 2위를 달리고 있다. 그 뒤를 일본(15.8%)이 잇고 있다.
세계 전기차용 배터리 시장에서 리튬이온전지와 이를 대체할 수 있는 수소연료전지 기술 경쟁이 치열하고 있다. 현재 리튬이온전지는 이론적 용량 성능이 고비용 등 가격면에서 한계를 보이고 있다. 이에 에너지 밀도가 높은 전고체전지, 경제성이 높은 나트륨이온전지, 해수전지 등 차세대 전지에 대한 기술개발 필요성과 함께 경쟁도 치열하다.
특히 수소를 장기간 저장한 후 그로부터 나오는 전기에너지를 활용하거나 초대형화할 수도 있는 수소연료전지와 우주나 극지 등 극한 환경에서 활용될 수 있는 특수목적용 전지 시스템의 필요성도 부각되고 있다. 이에 대한 초격차 기술선점을 위한 전략이 필요한 시점이다.
리튬이온전지의 한계를 극복하기 위해 현재 미국은 차세대 이차전지 연구개발에 대규모 투자를 하고 있다. 일본도 도요타, 혼다 등 자국 업체의 전고체전지 개발을 적극 지원하고 있다. 특히 중국은 전기차 1위 업체인 CATL에서 저가형 나트륨이온전지를 한창 개발하고 있다.
또한 수소연료전지 개발 경쟁도 가열되고 있다. 즉, 이는 발전용이나 수소차용에 더해 드론, 선박 등 새로운 분야에서 활용되면서 앞으로 시장이 급성장 할 가능성이 높다는 전망이다.그러나 이 역시 수명을 길게하고, 성능을 높이는 해결해야할 기술적 난제들이 남아있어, 이를 선점하려는 기술 경쟁이 치열하다.
이와 함께 온도나 압력 등에 영향을 받지 않으면서 적어도 10년 이상 사용할 수 있는 동위원소전지 기술도 떠오르고 있다. 이는 방사선동위원소에서 방출되는 방사선에너지를 전기에너지로 변환하는 전지다. 우주, 심해, 극지 탐사 및 개발의 국가역량 확장, 무인 원격지 지역의 에너지 솔루션을 제공하고 있다.
현재 국내에선 한국전자기술연구원, 한국전자통신연구원 등 각종 전문 연구기관들이 이 분야 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 과기정통부도 최근 산·학·연 전문가로 구성된 기획총괄위원회를 구성하고 착수회의를 시작으로 다양한 의견수렴을 거쳐 곧 이를 위한 ‘차세대 전지 초격차 연구개발 전략’을 발표할 것으로 알려지고 있다.