리튬이온전지 VS 고체전지
2020년은 전기자동차 기업 테슬라(Tesla)의 해라고 해도 과언이 아니다. 일 년 동안 주가가 700% 폭등했고, 테슬라의 최고경영자인 일론 머스크(Elon Musk)의 재산은 세계 1, 2위를 다툴 만큼 크게 불어났다. 리튬이온전지의 발달로 전기자동차는 한 번 충전으로 400km 이상 주행이 가능해졌고, 테슬라는 전기자동차의 상업성과 시장성을 입증했다. 그리고 최근 차세대 전지인 고체전지를 전기차에 탑재해 한 번 충전으로 800km를 갈 수 있는 전지를 만들 수 있다고 주장하는 고체전지 스타트업 퀀텀스케이프가 뉴욕 증시에 상장하면서 다시 한번 전지 업계와 자동차 업계가 뜨거워졌다. 즉, 테슬라와 같이 다시 한번 전지 및 자동차 업계의 판도를 바꿀 수 있는 기술이 바로 고체전지다.
고체전지는 리튬이온전지의 치명적인 약점인 안정성을 보완함과 동시에 에너지를 혁신적으로 증가시켰다. 우리가 고체전지라고 부르는 이유는 전지의 모든 부품이 고체로 이루어져 있기 때문이다. 기존 리튬이온전지는 액체 전해액을 사용했는데, 이 액체 전해액이 인화성 유기물로 이루어져있기 때문에 리튬이온전지의 안정성이 항상 문제시되어왔다. 고체전지의 핵심이 이 인화성 유기 전해액을 세라믹 고체전해질로 교체한 것이다. 불이 붙지 않는 것과 더불어 고체로만 이루어져 있기 때문에 전지 셀의 구조를 효율적으로 설계할 수 있고, 이를 바탕으로 질량당, 부피당 에너지가 현저히 증가한다.
퀀텀스케이프 (QuantumScape)
2010년 미국 캘리포니아주에서 설립된 퀀텀스케이프는 200여 개의 전지 관련 특허를 보유한 전지기술에 특화된 스타트업이다. 2012년부터 고체전지를 집중적으로 개발해 왔으며 최근에는 고체전지 시제품을 공개하고 뉴욕 증시에 상장하면서 대중의 주목을 받았다.퀀텀스케이프는 자사의 고체전지가 15분 만에 80%를 충전할 수 있고, 800회 충·방전 후에도 80% 이상의 용량을 유지하는 획기적인 성능을 보인다고 발표했다. 그동안 퀀텀스케이프가 대중의 이목을 끌지 못했던 이유는 창업 초기에 폭스바겐과 빌 게이츠 마이크로소프트 창립자에게 큰 투자를 받고 비공개로 연구 및 개발을 해왔기 때문이다. 2020년 드디어 10년간의 비공개 연구·개발을 끝내고 대중에 모습을 드러낸 것이다. 곧 퀀텀스케이프의 고체전지가 탑재된 폭스바겐 전기자동차가 출시되기를 기대한다.
니오
중국의 테슬라라고 불리는 기업이 있다. 중국 전기자동차 회사 중 가장 먼저 미국 나스닥에 상장된 회사가 바로 니오다. 지난 1월 9일 니오데이에서 니오는 2022년 4분기에 고체전지가 탑재된 한번 충전으로 1,000km를 주행할 수 있는 고급 세단 ET7을 출시하겠다고 발표했다. 현재 고체전지를 전기자동차에 적용하려고 하는 어느 기업보다도 더 빨리 출시하겠다고 선언한 것이다. 업계 선두인 테슬라 모델 S와 경쟁하기 위해 고급 모델을 먼저 출시할 예정이라고 발표했다. 이번 발표로 인해 고체전지 전기자동차의 상용화 경쟁에 불이 붙었고, 여러 전기자동차 기업들이 고체전지의 상용화를 서두르고 있다. 니오가 직접 전지를 만들지 않기 때문에 ET7에 사용될 고체전지 기술에 대해서는 확실하게 밝혀진 바가 없지만, 한번 충전으로 1,000km를 주행한다고 발표한 만큼 그 기대가 크다.
솔리드파워
2018년 삼성과 현대자동차가 투자한 미국의 고체전지 스타트업 솔리드파워(Solid Power)도 고체전지를 상용화하고 고체전지가 탑재된 전기자동차를 선보이기 위해 연구·개발에 힘쓰고 있다. 2014년 설립된 솔리드파워는 미국 콜로라도주에 위치한 고체전지 스타트업이다. 고체전지 제조 및 양산을 위해 솔리드파워는 삼성벤처투자와 현대 크레이들 등으로부터 약 200억 원을 투자받았다. 거액의 투자금을 바탕으로 콜로라도에 고체전지 시제품 제조를 위한 시험생산라인을 설치하고, 20Ah용 고체전지 시제품을 400개 이상 만들어 완성차 업체에 보내 성능 검증을 진행 중이다. 삼성과 현대 이외에도 독일의 BMW, 미국의 포드와 고체전지 전기자동차 개발을 위해 활발히 협력 중이다.
토요타
위에서 언급한 내로라 하는 고체전지 회사와 더불어 가장 오랫동안 고체전지를 개발해왔고 가장 발전된 기술을 가지고 있는 회사가 토요타다. 1,000개 이상의 고체전지 관련 특허를 가지고 있음은 물론, 고체전지가 탑재된 전기자동차를 2025년 이전에 양산할 계획이라고 밝혔다. 토요타는 2021년 하반기에 10분 충전으로 약 500km를 주행할 수 있는 시제품을 공개하겠다고 발표했다. 일본은 국가 차원에서 고체전해질과 고체전지 연구를 오랫동안 적극적으로 지원해왔다. 현재 개발된 고체전해질 중 이온전도성이 가장 좋은 황화물계 고체전해질이 발명된 곳도 동경공업대학이다.
마찬가지로 리튬이온전지가 전 세계에서 제일 처음 상용화되고 원천기술을 가지고 있는 곳도 일본의 소니(Sony)다. 하지만 지금까지 토요타는 100% 리튬이온전지로 작동하는 전기자동차보다는 하이브리드 자동차와 수소연료전지자동차에 더 집중하는 모습이다. 학계와 업계를 통틀어 최고의 전지기술을 가지고 있다고 인정받는 만큼, 곧 공개될 토요타의 고체전지 전기자동차가 시장의 판도를 바꿀 수 있을지 기대된다.
고체전지 인력 채용
Timpl는 자동차제조업 관련 헤드헌팅 및 전문 인력 채용에 특화된 전문 인력 기업이다. 거스를 수 없는 고체전지의 흐름에 대응할 인력 채용이 필요하다면 Timpl과 상의하길 추천한다.
