노벨상 수상자와 차세대 리튬 메탈 배터리 개발

[성장… 그리고 공존]SK이노베이션

SK이노베이션은 전기자동차 배터리와 배터리 분리막 등 향후 폭발적으로 성장할 글로벌 전기차 시장에 앞서 신성장 사업에 박차를 가하고 있다.

SK이노베이션의 배터리 사업 자회사인 SK온은 현재 배터리 시장의 주류 제품인 고니켈 NCM 배터리 기술을 선도하고 있다는 평가를 받는다. 분사 이전 배터리사업부 시절 SK이노베이션은 니켈, 코발트, 망간을 각각 8:1:1 비율로 섞은 양극재를 적용한 NCM811 배터리를 2016년 세계 최초로 개발했다. 2018년부터 양산을 시작해 기아 니로와 중국 럭셔리 전기차 브랜드 아크폭스, 현대자동차 코나에 납품했다. 현재까지 NCM811 배터리 화재 발생 건수는 0건을 기록하고 있다.

이어서 SK이노베이션은 궁극의 고니켈 배터리라 불리는 NCM9(니켈함량 90%) 배터리도 2019년 세계 최초로 개발했다. 해당 배터리는 현재 미국 조지아주 공장에 짓고 있는 미국 제2공장에서 생산해 포드가 개발 중인 전기차에 납품될 예정이다.

미래 전지에 대한 연구개발에도 심혈을 기울이고 있다. SK이노베이션은 리튬이온 배터리 시대를 연 인물이자, 2019년 노벨화학상 수상자인 존 구디너프 미국 텍사스대 교수와 국내 최초로 손잡고 차세대 리튬 메탈 배터리 기술을 개발하고 있다.

리튬 메탈 배터리는 배터리의 4대 소재 중 하나인 음극재에 금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높인 배터리다. 현재 주류를 이루는 리튬이온배터리는 향후 개발이 지속되더라도 에너지 밀도를 리터당 800와트시(Wh/L) 이상으로 높일 수 없을 것으로 추산된다. 이에 반해 리튬 메탈 배터리는 에너지밀도를 1000Wh/L 이상으로 크게 높일 수 있다. 에너지 밀도가 높아지면 그만큼 배터리 부피는 줄어들어 차체를 가볍게 만들 수 있다.

생산량도 전격적으로 늘려나가고 있다. SK온은 국내를 비롯해 미국, 유럽, 중국 등 글로벌 생산 거점을 확대하고 생산량을 빠르게 확대하고 있다. 2020년 초 배터리 생산 규모는 20기가와트시(GWh)에서 현재 약 40GWh로 확대됐다. 올해 상업 가동을 시작하는 미국과 헝가리 공장, 그리고 지난해 초 착공한 중국 옌청 2공장을 더해 올해 말에는 총 생산능력이 77GWh까지 대폭 상향될 예정이다.

SK온은 합작법인과 독립 생산법인의 총 생산능력을 2025년 220GWh, 2030년 500GWh까지 달성하겠다는 목표다. 지동섭 SK온대표이사는 최근 사내 채널과의 인터뷰에서 “SK 온은 2021년 말 누적 수주 1600GWh를 달성했고 고객들이 증량 요청을 끊임없이 해오고 있다”고 수주 현황을 밝힌 바 있다.

배터리 산업과 더불어 성장성이 주목되는 배터리 소재 시장에도 투자를 지속하고 있다. SK이노베이션 소재사업 자회사인 SK아이이테크놀로지(SKIET)는 급성장 중인 전 세계 전기차 배터리 산업의 핵심소재인 리튬이온배터리분리막(LiBS) 시장에서 선두 기업 5위권으로 발돋움했으며 현재 글로벌 프리미엄 습식 LiBS 시장에서는 점유율 1위에 올랐다.

SKIET의 연간 LiBS 생산규모는 국내외 13억6000만 m² 수준으로, 중국 공장이 정상 가동되는 올 연말까지 생산규모는 15억3000만 m²까지 늘어날 전망이다. SKIET는 2023년 20억 8000만 m², 2025년 총 40억2000만 m²까지 생산능력을 확대해 글로벌 습식 분리막 시장점유율의 25% 이상을 차지하겠다는 목표다.