2030년 현대차의 세계 1위 도약 전략, 도요타의 '꿈의 배터리' 전고체 배터리 도입 계획 및 전고체 배터리의 장단점과 전기차 발전 전망

 

글로벌 반도체 1위 기업 인피니언은 2030년 이후 현대차가 전기차와 중국 사업에서 도요타와 폭스바겐을 앞설 것이라 전망했습니다. 또한, 현대·기아차는 전력반도체 공급망 확보를 위해 인피니언과 손잡았습니다. 반면, 도요타는 2027년 '꿈의 배터리'인 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시할 계획입니다. 이 배터리는 기존 배터리보다 높은 에너지 밀도와 안전성을 가지지만, 제조 비용과 일부 기술적 한계 때문에 초기에는 제한적으로 사용될 것으로 보입니다. 

 

 

 

 

1. 2030년 현대차 1위 등극 예고, 전기차 성장동력과 반도체 공급망 확보의 중요성

  글로벌 차량용 반도체 1위 기업 인피니언이 현재 1·2위인 일본 도요타와 독일 폭스바겐이 전기차와 중국 사업에서 뒤처질 것이라는 이유를 들면서, 2030년 이후 현대자동차그룹이 글로벌 완성차 1위 자리를 차지할 것이라는 전망을 내놨습니다. 

 

현대·기아차는 전기차 성능 향상과 전력반도체 공급망 확보를 위해 세계 1위 차량용 반도체 기업 인피니언과 손을 잡았습니다.

이들은 2030년까지 전기차 및 하이브리드 등 전동화 차량 생산에 필요한 전력반도체 물량 중 일부를 인피니언으로부터 공급받기로 하였습니다. 이는 전력반도체 수요가 증가하는 가운데, 대외 변수에 따른 공급 불확실성을 해소하고 전력반도체를 안정적으로 확보하기 위한 전략입니다.

 

2. 꿈의 배터리 시대 개막, 도요타의 2027년 전고체 배터리 전기차 전략

  도요타는 2027년에 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리를 탑재한 전기자동차를 출시할 계획입니다.

전고체 배터리는 10분 이하 충전으로 1천200㎞를 달릴 수 있어 주행 거리가 현재 출시된 전기차의 2.4배로 늘어나게 됩니다.

 

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체해 안전성과 성능 면에서 진일보한 차세대 배터리입니다. 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고 화재나 폭발 위험성이 작다는 장점이 있어 일명 '꿈의 배터리'로 불립니다.

 

도요타는 전고체 배터리 연구개발에 앞서 있어 관련 특허를 1천 개 이상 갖고 있으며, 2020년 세계 최초로 전고체 배터리를 탑재한 차량으로 시험 주행을 하였습니다. 일본 과학기술진흥기구는 전고체 배터리 제조 비용이 기존 리튬이온 배터리보다 425배나 높은 것으로 추산하고 있습니다. 이에 따라 실용화 초기 단계에서는 고급 차 등 일부 차종에 한정된 형태로 탑재될 가능성이 클 것으로 예상됩니다.

 

 

 

 

3. 전기차의 획기적 발전, 전고체 배터리의 장단점과 미래 전망

앞에서 언급된 전고체 배터리에 대해서 알아보겠습니다.

 

전고체 배터리는 기존의 배터리에서 많은 무게와 부피를 차지하고 있는 전해질이 액체상태에서 고체상태로 바뀐 배터리를 말합니다.

배터리의 4대 소재는 양극, 음극, 분리막, 전해질입니다. 하지만, 전고체 배터리로 바뀌면 배터리의 구조도 크게 바뀌게 될 전망입니다.

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 화재 위험성을 해소하고 높은 에너지밀도를 통해 전기차의 주행거리를 크게 향상시킬 수 있어 '꿈의 배터리'로 불립니다.

 

전고체 배터리의 장점

  - 폭발 및 화재 가능성이 낮아 안전성이 우수

  - 냉각장치가 불필요해 전지의 크기가 줄어들어 소형화가 용이

  - 액체 전해질을 사용하지 않으므로 고온에서도 내부 압력 발생이 없어 안정적

  - 에너지 밀도가 훨씬 높음

 

 

전고체 배터리의 단점

  - 리튬 이온의 이동속도가 낮아 전지의 출력이 낮음

  - 고체인 양· 음극과 고체 전해질 사이의 계면저항이 액체 전해질에 비해 높아 리튬 배터리에 비해 수명이 열위

  - 충·방전시 덴드라이트 생성. 덴드라이트는 리튬금속 표면에 나뭇가지 모양으로 쌓이는 결정체로 리튬이온의 이동을 방해하여 충·방전 효율 저하와 수명 단축을 초래

 

전고체 배터리의 개발은 현재 활발히 진행 중이며, 여러 기업들이 이 분야에 집중하고 있습니다.

한국에너지기술연구원은 상온에서도 높은 이온전도성을 가진 전고체 전지용 ‘복합 고체전해질’ 개발에 성공하였으며, 이 기술을 바탕으로 전기차용 전고체 전지를 2026년까지 상용화할 계획입니다.

 

 

 

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