[영상] 전고체 배터리 찾아 한국 온 BMW...삼성과 협력하나
2022-07-08 박혜진 PD
인터뷰 진행: 디일렉 한주엽 대표
출연: 디일렉 이수환 전문기자
-오늘 전고체 배터리에 관해서 얘기해 보도록 하겠습니다. 안녕하십니까? “안녕하세요. 이수환입니다.” -전고체 배터리는 모두 다 고체라는 얘기 아닙니까? “가장 핵심적인 부분은 액체, 전해질, 고체로 바꿨다는 거죠.” -그러면 이온이 왔다 갔다 하기 사실 힘들다. “아무래도 액체 상태가 예전에 백플레인 할 때도 전하이동도도 아몰퍼스실리콘(Amorphous Silicon)이나 옥사이드가 다 전하이동도가 다르잖아요? 아무래도 고체로 하게 되면 이동도가 떨어질 수밖에 없죠.” -그게 제일 큰 기술적인 장벽 아닙니까? “사실 전고체 배터리를 그렇게 단정 짓기는 그렇게 쉽진 않지만, 왜냐면 이 안에 들어 있는 여러 가지 요소 기술들이 있습니다. 대표적으로 지금 실리콘 음극재 얘기를 많이 하지 않습니까? 실리콘 음극재도 사실 리튬이온 배터리에서 실리콘 음극재나 혹은 리튬메탈과 같은 새로운 재료의 음극재를 쓴다고 해서 우리가 전고체라고 부르지 않는 것처럼 전고체 배터리도 실리콘 음극재가 쓰일 수 있고, 혹은 리튬메탈 같은 다른 소재가 섞여서 쓰일 수도 있는 거죠. 다만 그 차별점은 전해질이 고체냐 액체냐의 부분으로 생각하시는 게 쉽습니다.” -고체가 됐을 때는 터진다. 화재의 위험성이 적어진다는 게 가장 큰. “결국에는 소재 자체가 바뀌는 거기 때문에 지금의 전해질은 폭발 위험성이 아주 높고요. 그 자체로 발화 가능성이 높은 액체고, 분리막이 파손됐을 때, 양 음극이 닿았을 때도 발생하는 여러 가지 쇼트 문제들 이런 것들이 공존하고 있는 거죠.” -저희가 올해 1월 17일에 한국기초과학지원연구원의 김해진 박사님 모시고 전고체 배터리 상용화가 가능한지, 그리고 상용화되면 액체, 전해질 시장이 사라질 것인지에 대해서 굉장히 길게 영상을 찍어서 올려놓은 게 있습니다. 위에 띄워드릴 테니까 기초적인 내용이 굉장히 잘 나와 있으니까 참조해주시면 좋겠습니다. 그래서 오늘 전고체 배터리의 기초에 대해서 말씀해주시려고 나온 건 아닐 테고. “그건 아니고, 제가 엔지니어는 아니니까 전고체 배터리가 뭔지에 대해서 설명할 건 아니고요. 다만 전고체 배터리에 대해서 여러 가지 업계에서 나오는 얘기는 상용화 시기는 대략 2020년대 중후반이다. 혹은 아직 멀었다. 혹은 이게 상용화가 될 거냐 말 거냐에 대한 갑론을박이 굉장히 많잖아요. 로드맵을 구체적으로 제시하고, 어떻게 만들겠다는 기업은 생각보다 많지가 않아요. 도요타도 언제 하겠다는 얘기는 했지만, 사실 알고 보면 계속 미뤄지고 있는 상황이라서 지금 구체적으로 나온 거는 삼성SDI밖에 없죠.” -삼성이 전고체 쪽을 굉장히 강력하게 개발하고 있지 않습니까? 강력하게 개발한다는 말이 이상하긴 하지만. “일단 파일럿 라인을 본인들이 오피셜하게 공식적으로 밝힌 거죠. 수원에다가 만들었다고 얘기했기 때문에 그 부분에 있어서는 앞서 있다고 보면 되는 거고요. 전고체 배터리는 크게 현재 두 가지 종류가 존재합니다. 첫 번째는 산화물 계열, 옥사이드 계열이 있고요. 다른 하나는 황화물계 계열이 있습니다. 산화물계 계열, 옥사이드 계열은 이미 상용화가 되었죠. 왜 그러냐면 일본 업체들이 무선 이어폰이나 이런 것들에 넣기 위해서 이미 개발이 끝나고, 양산 준비에 들어간 상황이고요. 그 업체들은 다이요유덴, 무라타, TDK 이런 업체들이 있고요. 다만 옥사이드계, 산화물 계열의 전고체 배터리는 용량을 키울 수 없어요. 그래서 전기차에 쓰는 거는 꿈도 못 꾸는 형태고요. 그래서 이거를 구별하셔야 하는 게 일본에서 전고체 배터리를 상용화했다고 해서 우리가 늦었다거나 전기차 시대에 배터리에서 기술이 뒤처졌다거나 이렇게 받아들이면 안 됩니다. 전기차에 쓰는 거는 용량이 훨씬 큰 황화물계 전고체 배터리를 얘기하는 거고요. 당연히 삼성SDI가 파일럿 라인을 만들었다는 건 이 황화물계라고 보시면 되겠습니다.” -삼성SDI가 파일럿 라인도 만들고, 외부에 공식적으로 공표도 하고. 저는 그런 여러 가지. 최근에 삼성을 제외한 나머지 기업들이 캐파 증설을 엄청나게 세게 한다거나 이런 거를 봤을 때 삼성SDI는 돈이 없어서 그런 거겠지만, 좀 소외된 느낌도 들고 한데 전고체 배터리에 대해서 발표하고 이러는 것은 우리는 다음 세대를 준비하고 있다. 이런 메시지를 시장에 던진 거 아닌가? 라는 그런 생각을 했거든요. “그게 정확한데 그 메시지를 던지게 된 계기는 결국 리튬이온 배터리에 대한 투자가 상대적으로 적기 때문에 그걸 보완하기 위한 성격이지. 예를 들면 이런 거 있지 않습니까. 혹은 초격차. 초격차라는 건 기술만 초격차를 얘기하는 건 아니죠. 삼성에서는. 압도적인 시장 점유율, 압도적인 물량 이런 것들을 포함하고 있는데 그런 부류의 초격차는 아니거든요. 물량으로 상대할 수가 없기 때문에 전고체 배터리 같은 차세대 이미지를 심어주기 위한 성격이 짙다고 보면 되겠습니다.” -삼성SDI가 전고체 배터리 개발하고 있는 건 이쪽 업계에 있는 분들이라면 많이 알려진 내용들이고, 그렇다면 삼성SDI는 누구한테 공급할 요량으로 이렇게 개발하고 있는 겁니까? “제가 정확하게 말씀드리면 삼성SDI가 내부 TRM, Technology Road Map이라고 하죠. 거기에 세워진 것들을 보고 말씀드리겠습니다. 내부에서 세워진 계획이고요. 2023년 프로토타입 샘플을 만듭니다.” -자동차용으로? “네. 자동차용으로.” -황화물 계열로? “황화물 계열로, 그리고 20205년 양산 라인 셋업에 들어갑니다.” -생각보다 되게 빠른데요? “그렇지 않아요. 왜냐면 2025년을 도요타가 상용화하는 시기로 봤기 때문에. 근데 이게 정말 행간의 의미를 잘 보셔야 하는 게 양산인지 시양산인지 리스크 프로덕션인지 굉장히 단어 하나가 주는 의미가 다르기 때문에.” -중요한 건 양산해서 공급해야 하는 거죠. “그렇죠. 대량 양산은 당연히 아니고.” -대량 양산이라는 말도 어폐가 있는 말이죠. 본격 양산. 말이 좀 웃기네요. “설비 업체들에서는 그래서 이런 단어를 좀 쓰시죠. 상업 생산. 그래서 석화, 석유 화학 업종에서는 양산이라는 말을 안 쓰고요. 상업 생산이라는 말을 쓰는 거 같습니다. 그리고 2027년 양산으로 돼 있는데 이 시기는 어떻게 보면 엘리트적인 시점인 거 같아요. 그러면서 했던 거는 분명히 얘기했습니다. 전고체 배터리는 리튬이온 배터리를 대체하는 용도가 아닙니다. 그렇기 때문에 하이엔드 위주로 만들겠다. 초고가 전기차들 위주로 하는 거죠.” -그니까 초고가 전기차는 전고체 배터리가 들어가면 사고 나서 불날 위험은 훨씬 적다는 거를 엄청나게 마케팅 포인트로 내세울 수 있겠네요. “그리고 이미 올해부터 주요 완성차업체의 프로모션을 하기 시작했어요. 이 부분이 중요한 거죠. 우리가 만들 계획이 없는데 프로모션을 할 생각은 없겠죠. 물론 당장 만든다는 건 아니고, 우리가 자동차라는 게 그렇지 않습니까? 디자인도 그렇고, 양산 일정이라는 것도 결국에는 디자인도 5년 전에 콘셉트카 만들어 놓은 거 그때부터 개발에 들어가는 거니까 향후 5년 정도 뒤를 내다 보고 지금부터 프로모션 하는 중이다. 이거는 삼성SDI 내부에서 나온 로드맵이라고 보시면 되죠.” -지금 BMW를 위한 프로모션을 더 적극적으로 하고 있다는 얘기로 들리는데요. “사실 BMW 같은 경우에는 완성차마다 가지고 있는 철학들이 다르기 때문에 잘 보셔야 할 게 BMW는 순수 전기차를 절대로 장거리용으로 생각하지 않습니다. 그니까 도심용으로만 생각해요. 보통 유럽 메이커들 보면 주행거리가 200km일 때도 있고, 300km, 길어봐야 400km. 500km 넘는 게 거의 없어요. 그래서 주행거리만 갖고 전기차의 성능을 평가하기는 쉽지 않고요. 일단 자동차를 만드는 철학이 장거리 주행용으로도 전기차에 대한 효용성을 높게 보지 않는 게 BMW입니다. 그래서 얼마 전에 한국 BMW 관계자들이 주요 업체들을 만나고 다닌 모양이에요.” -어디입니까? “저희가 기사에서 말씀드렸는데 에코프로비엠도 있을 수 있고요. 후보가 몇 군데 있습니다. 언급한 것들 몇 가지가 있습니다. 일단 첫 번째로는 어떤 모델의 전고체 배터리를 만들 건지에 대해서 얘기했어요. 세 가지 모델이 있습니다. 첫 번째는 2암페어아워(Ah), 그리고 두 번째는 20Ah, 그리고 세 번째는 100Ah인데 Ah는 용량을 얘기하는 거고요. 2Ah는 테슬라에 들어가는 18650 원통형 배터리 정도의 용량이라고 보시면 돼요. 작은 용량의 배터리인 거죠. 이거는 두 가지 가능성이 있는데 첫 번째는 하이브리드 자동차나. 근데 BMW는 하이브리드 자동차가 없습니다. 없고, 이거를 테슬라처럼 몇천 개 연결해서 전기차용으로 쓸 생각이 있는 거 같아요. 그렇기 때문에 이 용량의 배터리 개발이 가능한지 타진하고 온 거고, 두 번째 이 부분이 가장 중요한데 20Ah 이 용량이 플러그인 하이브리드 용량의 자동차에 들어가는 용량하고 거의 똑같아요. 그러니까 결국에는 플러그인 하이브리드에 들어가는 리튬이온 배터리를 전고체로 대체할 생각이 있는 거죠. 그래서 명확하게 30Ah도 아니고, 40Ah도 아니고, 20Ah로 규정한 거는 PHEV를 대체하기 위한 배터리를 넣기 위한 것으로 보이고, 마지막 100Ah는 순수 전기차용으로 파악됐습니다.” -근데 삼성SDI가 만들어서 BMW에 공급하려고 노력할 텐데 왜 BMW는 직접 만나고 다닙니까? “BMW가 이미 배터리 자체 생산에 대한 계획이 있고, 이미 특성 평가나 시험 라인을 짓는 데 투자했어요. 한국 돈으로 3,000억 원 정도 투자했거든요. 뮌헨에 BMW 공장이 있고, 그 뮌헨 지역 외곽에다가 본인들이 배터리 파일럿 라인을 만들어서 준비하고 있기 때문에 협력사들을 만나서 얘기한 것도 바로 그런 부분이었습니다. 그냥 우리가 전고체 배터리에 관심이 있으니까 이렇게 만들 거라는 거보다는 우리가 설비 장비 소재가 필요하니까 언제까지 줄 수 있냐에 대해서 물어본 거거든요. 그 시점이 어떻게 되냐면 올해 연말에 구매의향서를 던지겠다고 얘기한 겁니다. 그리고 내년 2023년 1분기에 발주를 주고, 2023년 말에는 라인 셋업에 들어가고, 2024년 1분기에 우리가 가동을 하겠다.” -BMW가 직접? “직접 하겠다는 거죠.” -저희가 아까 계속 서두에 삼성SDI 얘기해서 좀 헷갈리시는 분들도 있을 거 같은데 삼성SDI가 마치 BMW에 넣는 거를 얘기하시는 걸로 제가 약간 그렇게 들었기 때문에. 그게 아니고 BMW가 직접 하고 삼성SDI하고의 협력 가능성에 대해서 얘기할 수 있는 거 아닙니까? “그러면 BMW는 라인 까는 건 문제가 아니거든요. 문제는 그 안에 들어가는 소재 기술이나 설계 기술을 도대체 누구한테 받아서 쓰는 거냐는 걸로 봤을 때는 삼성에서 아무래도 협력하고 있는 게 거의 높은 확률로 그렇지 않을까.” -기존에 삼성 거를 많이. 둘이 돈독했잖아요. “돈독했다고 알려졌지만, 실제로 그랬지만, 지금 사실 물량으로 보면 CATL이 훨씬 크죠. 근데 CATL은 아직 전고체 배터리에 대한 파일럿 라인이나 그런 것들은 잘 갖춰져 있지 않은 상태니까.” -왜냐면 삼성 사장급 중 지금 그만두신 분 중에 BMW를 의도적으로 탈 수밖에 없는 여러 가지 저간의 사정들이 있었는데 타고 나서 고장 많이 난다고. 맡겨놓고 고장 나서 문제가 많다고 했는데 결국은 BMW하고 최고위층이 워낙 돈독하기 때문에. “특히 이번에 이재용 부회장이 유럽 출장 가서 꼬집어서 얘기했죠.” -삼성SDI 사장도 같이 가지 않았습니까? “같이 가서 만났고, BMW 회장과 만났고, 삼성SDI CEO가 이런 얘기도 했죠. 이재용 부회장께서 큰일 하셨다. 이 큰일이 뭐냐는 여러 가지 의미의 해석이 있을 수 있지만.” -합작을 하든 생각할 수 있는 건 기술 협력을 해서 운영은 삼성SDI가 맡고, 여기 가는 거는 다 BMW에 들어가는 걸로 하든. 근데 완성차업체들이 배터리 쪽에 직접 끼어들어서 장비 업체든 재료 업체든 만나고 다니는 게 셀 업체 입장에서는 사실 기분이 별로 안 좋을 수 있겠네요. “과거에는 불과 1, 2년 전만 하더라도 완성차업체가 배터리 내재화에 대해서는 배터리 셀 업체들이 마케팅적인 성격이 좀 짙었어요. 양도 얼마 안 된다. 쉽지 않을 거라는 얘기를 했다가 지금은 그런 얘기 자체를 안 꺼내죠. 그분들이 하시는 거야 그분들이 하시는 거고.” -삼성SDI는 어쨌든 2025년 양산 투자에 들어갈 거라는 게 계획인데 2025년에 양산 투자 들어가면 장비 사고, 라인 꾸미고 이러면 다음 연도나 다다음 연도에 실질적으로 생산할 수밖에 없겠다는 거죠? “이게 가만 보면 BMW가 실제로 계획이 있기 때문에 협력사들에 우리가 장비를 언제 사겠다고 얘기한 것들을 보면 설계 기술이나 이런 것들이 있어야 해서 어쨌든 삼성하고 연관이 있지 않나. 이렇게 유추해볼 수 있을 거 같습니다.” -요즘 한 번씩 전기차에 불나고 그러면 보도도 많이 되고 그래서 그 보도 보고 전기차 구입을 좀 꺼리는 분들도 조금씩 생기는 거 같은데 전고체 배터리가 지금 말씀하신 대로 2027년 양산에 배터리 탑재되고 그러면 향후 꽤 오랜 기간 동안 전고체 배터리를 탑재한 자동차는 보기 쉽지 않을 것이다. “다들 말씀하시는 게 공통된 부분이 바로 그 지점입니다. 리튬이온 배터리를 대체하는 용도가 절대 아니고요.” -그레이드가 좀 나뉜다? “네. 그레이드가 나뉠 것이고, 당연히 주력 배터리는 리튬이온 배터리가 계속해서 가져가게 될 겁니다. 다만 안전에 대한 부분도 있고, 나는 똑같은 배터리가 아니라 프리미엄을 쓰고 싶다. 혹은 완성차업체의 니즈가 그럴 수도 있고, 그 양이 BMW처럼 주행거리에 그렇게 연연하지 않는 완성차업체라면 용량이 적어도 전고체 배터리를 쓸만하죠.” -주행거리에 연연하지 않는다는 정도의 거리가 몇 km에요? “400km 이하입니다.” -알겠습니다. 오늘 여기까지 하겠습니다. 고맙습니다.배터리 생산 수율을 높이는 마법의 지팡이 콘퍼런스 : 7월 27일 웨비나 안내
전기차 시장이 급성장하고 있습니다. 그러나 교통사고나 충전 시 간헐적으로 발생하는 화재로 불안감도 적지 않습니다. 교통사고처럼 외부 충격으로 나타나는 화재는 어쩔 수 없는 일이지만, 충전이나 주행중에 문제가 생길 수도 있습니다. 이는 전기차는 물론 배터리 업계에 상당한 부담입니다. 배터리 화재는 정확한 원인을 알아내기 어렵습니다. 사고가 나면 배터리 셀이 완전히 타버리고, 원인 파악을 위해 분해를 하는 순간 분리막이 손상됩니다. 과거 정부에서 에너지저장장치(ESS) 화재 사고의 원인을 섣불리 배터리로 지목한 것도 분리막 손상이 결정적이었습니다. 분리막은 배터리 충‧방전 과정에서 자연스럽게 열화(劣化)가 나타나기 때문입니다. 배터리 생산 안정화도 과제입니다. 전 세계 배터리 업체들이 공격적으로 투자에 나서고 있으나 수율은 그다지 높지 않다는 게 업계 전문가들의 공통된 평가입니다. 수율이 낮으면 그만큼 불량이 많이 발생하고, 손익분기점 달성이 어렵습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 주요 배터리 업체들은 검사‧진단 기술에 적극적으로 투자하고 있습니다. 국내 배터리 업계 1위는 LG에너지솔루션은 얼마전부터 검사장비 TF를 구성, 배터리 수율과 안정성 확보에 나선 상황입니다. SK온도 신형 검사장비를 미국 조지아 공장부터 적용하기 시작했습니다. ESS 화재 이후 검사장비의 양과 질을 늘린 삼성SDI는 이 업계 선구자로 꼽힙니다. 유망사업으로 꼽히는 폐배터리 재활용에서도 검사장비는 필수적입니다. 배터리 상태를 정확하고 빠르게 진단해야 합니다. 배터리를 완전히 방전시키는 기술이 핵심입니다. 배터리 생산과 마찬가지로 수율이 제대로 나와야 사업성이 높습니다. 배터리 검사‧진단은 비파괴 방식을 주로 사용합니다. 비전, 엑스레이가 대표적입니다. 많은 양의 영상 데이터를 처리할 수 있는 인공지능(AI)과 알고리즘 기술이 뒷받침되어야 합니다. 배터리 셀뿐 아니라 모듈과 팩 단위에서의 검사‧진단 기술도 중요합니다. 배터리는 사용 분야에 따라 사양이 제각각입니다. 전기자전거와 전기차용 모듈‧팩 장비에 차이가 있을 수밖에 없습니다. 배터리 셀 숫자뿐 아니라 전압과 용량 등이 모두 다릅니다.검사‧진단 기술로 배터리 시장의 가치를 높이고 차별화를 꾀할 수 있는 기회를 마련하시기 바랍니다. 전자부품 전문 미디어 디일렉이 기획 주관한 차별화된 콘퍼런스입니다. 새로운 정보로 새로운 사업 기회를 잡으시기 바랍니다. 많은 관심 부탁드립니다.
◆ 행사개요– 행사명 : 배터리 생산 수율을 높이는 마법의 지팡이 콘퍼런스
– 주최 및 주관 : 디일렉 / YELEC
– 일시 : 2022년 07월 27일(수) 13:30~17:30
– 장소 : 디일렉 5층 콘퍼런스 룸(서울시 강남구 논현로 515 아승빌딩, 5층)
– 참가비용 : 220,000원(부가세 포함)
– 규모 : 선착순 50명
| 시간 | 주제 | 연사 |
| 13:30~14:00 | 차세대 배터리 외관 검사장비 | 트윔 이봉섭 상무 |
| 14:00~14:30 | AI활용 초고속 배터리 검사장비 | 자비스 민병석 CTO |
| 14:30~15:00 | EV Battery Inspection by Deeplearning | 코그넥스코리아 김민수 전무 |
| 15:00~15:30 | 배터리팩 & BMS 전기적 성능 검사 | 미섬시스텍 구봉준 연구소장 |
| 15:30~15:50 | Coffee Break | |
| 15:50~16:20 | 배터리 안전을 위한 비파괴검사 분석 솔루션 | 베이커휴즈코리아 이승철 상무 |
| 16:20~16:50 | 배터리 진단 및 재활용 장비 솔루션 | 하나기술 구태근 연구소장 |
| 16:50~17:20 | 주요 배터리 장비 수출국 안전규정 | 필츠코리아 최성호 이사 |