[K-성장엔진] 끝없이 진화하는 SK온의 '배터리 혁신'…글로벌 경쟁력 강화 '파란불'
[K-성장엔진] 끝없이 진화하는 SK온의 '배터리 혁신'…글로벌 경쟁력 강화 '파란불'
  • 안준용 기자
  • 승인 2024.04.17 09:32
  • 수정 2024.04.17 09:32
  • 댓글 0
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SK온, 인터배터리 2024에서 다양한 배터리 포트폴리오 선보여
솔리드파워·웨스트워터 등과 전고체 배터리·흑연공급 협력 강화

편집자 주

배터리는 작게는 건전지부터 크게는 전기차 배터리까지 현대문명의 전기 제품들의 동력이 된다. 이러한 동력은 전기 제품뿐만 아니라 우리나라를 이끌어갈 성장엔진이 되기도 하는 상황이다. [K-성장엔진]에서는 이차전지를 비롯해 더 효율적인 동력원 개발에 힘쏟고 있는 기업들의 노력에 대해 알아본다.

[출처=SK온]
SK온 인터배터리 2024 조감도. [출처=SK온]

SK온이 공격적으로, 그리고 빠르게 배터리 시장을 장악하고 있다. 그 비결은 바로 혁신에 있다.

에너지 밀도는 높이면서 급속충전 시간은 유지한 혁신 제품 등을 선보이고 있는 SK온은 미국과 호주 기업 등의 관심을 어떻게 사로잡았을까.

SK온의 혁신적인 진화

[출처=SK온]
SK온의 Advanced SF 배터리. [출처=SK온]

SK이노베이션의 배터리 사업 자회사의 SK온이 자랑하는 SF(Super Fast. 급속충전) 배터리는 '한번 더 진화'로 기대를 모으고 있는 상황이다.

SF 배터리는 SK온이 2021년 처음 공개한 하이니켈 배터리다. 18분 만에 셀 용량의 10%에서 80%까지 충전할 수 있다.

지난 3월에 공개된 Advanced SF(이하 ASF) 배터리는 이보다 에너지 밀도는 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지했다. 에너지 밀도가 높을수록 많은 에너지를 저장할 수 있어 1회 충전 시 주행거리가 늘어난다는 것이다.

보통 에너지 밀도가 높으면 충전 시 음극저항이 높아 리튬이온 이동속도가 느려져 충전 시간이 길어지는데 SK온은 특수 코팅공법을 통해 음극 저항을 획기적으로 낮추고, 음극 정렬 공법을 적용해 리튬이온 이동경로를 단축했다.

SK온 관계자는 "ASF 배터리는 고유의 급속충전 기술을 끊임없이 개선해 얻어낸 성과"라고 평가했다. 

SF 배터리는 지난해에도 상용화된 배터리 중 가장 빠른 충전 속도를 인정받아 CES 2023에서 최고혁신상을 수상하기도 했다.

이러한 배터리 혁신은 '2024 인터배터리 어워즈'에서의 '급속충전 최고혁신상'(Best Fast Charger Innovation Award) 수상으로 인정받았다.

SK온 관계자는 "전기차 기술력의 핵심은 충전시간과 주행거리"라면서 "SK온은 하이니켈 배터리 NCM9을 비롯해 화재 위험을 차단한 Z-폴딩 기술, 셀투팩 기술을 적용한 S-PACK 등 세계적 연구개발 성과를 거둬온 만큼 앞으로도 글로벌 배터리 시장을 선도하겠다"고 강조했다.

SK온은 오는 2030년 5분 충전에 300km 주행 가능한 하이니켈 NCM 배터리를 개발하겠다는 청사진을 최근 발표했다. 이존하 SK온 부사장은 이에 대해 인터배터리 컨퍼런스에서 "2년 전에 7분 급속충전 기술도 개발했지만, 현재의 급속충전 인프라 상황에서 상용화는 시기상조라고 판단해 출시하지 않고 있다"며 "5분 충전으로 300km 주행이 가능한 수준이면 충분할 것"이라고 밝혔다.

배터리 얼라이언스

[출처=SK온]
성민석 SK온 최고사업책임자(좌측)와 존 반 스코터 솔리드파워 최고경영자(우측)가 지난 1월 기술이전 협약을 체결하고 있다. [출처=SK온]

이외에도 SK온은 해외 기업들의 러브콜도 끊임없이 받고 있다.

SK온은 CES 2024에서 전고체 배터리 셀 설계 및 파일럿 라인 공정 관련 기술을 보유한 솔리드파워(Solid Power)와 기술 이전 협력 계약을 체결했다. 

SK온 관계자는 "업계 최고 기술력을 보유한 양사 협력을 통해 ‘꿈의 배터리‘로 불리는 전고체 배터리 개발에 한층 속도가 붙을 것"이라고 내다봤다.

솔리드파워는 SK온에 황화물계 고체전해질을 공급하고 안정성과 성능이 뛰어난 전고체배터리 개발을 돕고 이를 통해 SK온은 2025년까지 대전 배터리 연구원에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축한다.

SK온만의 보유 기술과 노하우에 솔리드파워의 황화물계 고체전해질 및 셀 기술을 접목시켜 수명과 에너지 밀도 등 성능을 대폭 강화한 전고체 배터리를 개발한다는 것이다. 

전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리다. 

고체 전해질을 적용하면 화재 위험이 줄어들어 안전성이 높고, 배터리 무게 및 부피도 상대적으로 줄어들어 리튬이온 배터리가 갖고 있는 용량 한계를 뛰어넘을 수 있다는 장점도 있어 꿈의 배터리로 평가받고 있다.

SK온은 지난 2021년부터 솔리드파워에 3000만 달러(약 400억원)를 투자해 차세대 전고체 배터리를 공동 개발하는데 합의하는 등 개발 협력을 지속해 오고 있다.

아울러, SK온은 지난 2월부터 미국 음극재 파트너사 웨스트워터 리소스로부터 천연흑연을 공급받기로 했다. 

2027년부터 2031년까지 앨라배마주 켈린턴 소재 정제 공장에서 생산한 천연흑연을 SK온 미국 공장에 공급하는 것이 주된 내용이다. 개발 중인 소재가 특정 조건을 충족하면 사전 협의된 가격으로 구매하는 계약으로,  북미 전동화 시장 성장 속도에 따라 계약 기간 내 최대 3만4000톤까지 구매할 수 있다.

코엑스에서 열린 배터리 산업 전시회 ‘인터배터리 2024’ 행사장 내 SK온 부스 전경. [출처=SK이노베이션]
코엑스에서 열린 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2024' 행사장 내 SK온 부스 전경. [출처=SK이노베이션]

SK온은 이 공급 계약에 큰 의미를 두고 있는데 그 이유는 음극재 원재료인 천연흑연 구매까지 협력을 확대함으로써 IRA(인플레이션감축법) 대응 역량이 커진다는 것이다.

IRA에 따르면, 2025년부터 배터리에 들어가는 핵심광물을 외국우려기관(FEOC)에서 조달할 경우 미국에서 전기차 보조금을 받을 수 없다. 음극재 핵심 소재인 흑연의 경우 전세계 공급망이 FEOC로 규정된 중국 기업들에 완전히 의존하다시피 하는 상황이다.

음극재는 양극재∙분리막∙전해질과 함께 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 요소로 배터리의 수명, 충전 속도 등을 좌우한다. 흑연은 음극재의 약 95%를 차지하는 핵심 원재료다. 음극재는 전 세계 음극재 생산의 약 85%를 중국이 차지해 중국 의존도가 가장 높은 소재로 꼽힌다.

그런 상황에서 SK온은 미국산 흑연을 확보함에 따라 IRA 대응력을 한층 강화할 수 있게 됐다.

이밖에도 SK온은 '배터리 혁신'을 위해 지난 2022년 호주 시라(Syrah)사와 천연흑연 수급을 위한 양해각서를 체결한 데 이어 지난해 1월 우르빅스(Urbix)사와도 음극재 공동개발협약을 맺었다. 양극재의 경우 칠레 SQM, 호주 업체들인 레이크 리소스, 글로벌 리튬과 잇따라 계약을 맺는 등 배터리 소재 확보 역량을 강화하고 있다.

SK온은 지난해 10월 미국의 유력 경제 전문 매체 포춘(Fortune)지가 발표하는 ‘세상을 바꾸는 혁신기업'(Change the World) 명단에서 1위를 차지할 만큼 배터리 혁신을 위해 끊임없는 진화를 보여주고 있다.

SK온은 혁신 기술을 앞세운 포트폴리오 다변화를 통해 글로벌 위상을 높이고 더 빠르게 성장하겠다는 포부를 밝히기도 했다.

박종진 SK온 부사장(Strategic구매 담당)은 "현지 유력 원소재 기업들과 협업을 꾸준히 추진해 IRA에 적극 대응해 나갈 것"이라고 강조했다.

[위키리크스한국=안준용 기자]

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