토요타가 전기차 시장의 판도를 바꿀 전고체 배터리를 2027년 상용화하겠다고 지난해 3분기 밝힌 바 있다. 그와 동시에 전고체 배터리가 탑재된 전기차를 수년 안에 출시할 것이라고 발표했다. 전고체 배터리의 특징인 에너지 밀도 향상으로 토요타는 최대 약 1200km의 주행거리와 초고속 충전 속도를 갖춘 EV를 출시하겠다는 의미다.
그렇다면 전고체 배터리 개발 및 상용화가 예정대로 진행될지 관심을 모은다. 전고체 배터리는 충전 시간, 용량, 화재 발생 위험 등 전기차 배터리의 대부분 문제를 해결할 수 있는 잠재적인 게임 체인저로 일찍부터 업계 전문가들의 주목을 받아왔다.
전고체 배터리는 현재 많이 사용되고 있는 리튬이온 배터리처럼 액체 전해질이 아닌 고체 전해질을 사용해 안전성 뿐 아니라 에너지 밀도가 훨씬 높다.
따라서 이 배터리를 도입하면 자동차 제조업체는 크기나 무게로 인한 제한 없이 전기차 주행 거리를 획기적으로 늘릴 수 있다. 토요타는 전고체 배터리로 구동되는 전기차의 주행거리가 현재의 두 배 이상인 1200km에 달하고, 10% 충전까지 충전 시간이 10분 이내로 단축될 것으로 예상하고 있다.
전고체 배터리 개발은 에너지 밀도와 안전성이 뛰어난 기술 덕분에 전기차 산업의 세대 전환을 가져올 것으로 기대된다. 토요타를 비롯한 많은 자동차 제조업체들이 전기차 대량 생산에 집중 투자를 하고 있는 가운데, 토요타는 이 기술을 선도하여 전기차 시장에서 테슬라나 BYD와 같은 전문 기업에게 빼앗긴 입지를 되찾으려는 게 숨은 의도다.
하지만 전고체 배터리 대량 생산은 현재까지는 비용이 많이 들고 기술적으로도 어렵다. 골드만삭스는 "향후 10년 동안 전고체 배터리를 확장하는 건 상대적으로 힘든 길"이라고 경고하기도 했다.
대량 생산 과정에서 어떤 손상 없이 음극-양극 셀 층을 빠르고 정밀하게 쌓아야 하는 조립 공정이 가장 중요하고 어려운 양산 기술 중 하나이다. 이에 대해 토요타 엔지니어는 "적층 속도 측면에서는 기존 리튬 이온 배터리 생산 수준에 거의 도달했다"며 "더 많은 양을 생산하면서 균일한 품질을 유지할 수 있느냐가 관건"이라고 언급했다.
토요타는 일본의 석유 생산업체인 이데미츠 코산과 협력하여 전고체 배터리를 개발하고 있다. 지난해 파트너십을 발표하면서 토요타는 개발 계획을 공개했으며, 2027년 또는 2028년까지 이 기술을 상용화할 수 있을 것으로 예상했다.
하지만 이 기술이 상용화되더라도 초기에는 수만 대의 차량으로 생산량을 제한할 가능성이 커 보인다. 더구나 대부분의 전기차에 탑재될 만큼 대량 생산에 성공하려면 그 이후 수 년의 시간이 필요할 것으로 보인다.
안예주 에디터 yj.ahn@carguy.kr
