SK온, '꿈의 배터리' 2029년 상용화…파일럿 플랜트 준공

[이데일리 공지유 기자] SK온이 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했다. 상용화 시점도 기존 2030년보다 1년 빠른 2029년으로 앞당긴다.

이석희 SK온 사장(왼쪽 다섯번째), 이장원 SK온 최고기술책임자(왼쪽 네번째), 박기수 SK온 미래기술원장(왼쪽 여섯 번째), 안드레아스 마이어 솔리드파워 한국 지사장(왼쪽 두번째) 등 참석 내빈들이 15일 대전 유성구 SK온 미래기술원에서 열린 ‘전고체 배터리 파일럿 플랜트 준공식’ 행사 중 기념촬영을 하고 있다.(사진=SK온)

SK온은 대전 유성구 미래기술원 내에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했다고 16일 밝혔다. 파일럿 라인은 고객사에 공급할 시제품을 생산하고, 제품의 품질과 성능 등을 평가·검증하는 시설이다.

15일 개최된 전고체 배터리 파일럿 플랜트 준공식에는 이석희 SK온 사장을 비롯해 박기수 미래기술원장, 안드레아스 마이어 솔리드파워 한국 지사장 등이 참석했다. SK온은 지난해 솔리드파워와 파트너십을 체결한 이후 전고체 배터리 공동 연구를 진행하고 있다.

이번에 준공된 플랜트는 약 4628제곱미터(㎡·약 1400평) 규모로, SK온은 신규 파일럿 라인에서 황화물계 전고체 배터리를 개발할 예정이다. 일부 라인에서는 고체 배터리의 한 종류인 리튬 메탈 배터리도 개발한다.

SK온은 전고체 배터리를 기존 목표보다 1년 앞당겨 2029년까지 상용화하겠다는 계획이다. 국내 배터리 업계 중에서는 삼성SDI가 2027년 양산 목표로 전고체 배터리를 개발 중이다. LG에너지솔루션도 2030년을 양산 시점으로 계획하고 있다. SK온 역시 상용화 시점을 앞당겨 차세대 배터리 시장에서 주도권을 확보하려는 것으로 보인다.

SK온은 우선 에너지 밀도 800와트시(Wh)/리터(ℓ) 전고체 배터리 상용화를 목표로 개발을 진행 중이다. 장기적으로는 1000Wh/ℓ까지 달성하겠다는 방침이다.

SK온은 파일럿 플랜트에 다년간 연구·개발한 ‘온간등압프레스(WIP) 프리 기술’을 국내 최초로 적용했다. WIP 기술은 상온보다 높은 온도(25~100도)에서 전극에 균일한 압력을 가해 밀도와 성능을 높이는 차세대 압착 공정이다.

이 기술은 배터리의 발열 반응을 최소화하고 수명을 늘리지만, 배터리 셀을 밀봉하는 과정이 필요하고 연속식 자동화 공정을 구현하기 어려워 생산성이 낮다는 단점이 있는데, SK온은 독자적인 셀 설계 공법과 일반 프레스 공정을 활용해 단점을 보완하며 생산성을 높였다.

이를 위해 SK온은 활물질, 도전재 등 배터리 소재의 혼합 및 전극 조성 조건을 개발해 전극 내부 저항을 감소시켰다. 전극 내부 저항이 낮아지면 배터리의 발열 반응이 최소화된다.

이와 함께 전극과 고체 전해질의 접합을 개선하고 일반 프레스 공정 조건을 최적화해 계면 저항을 감소시켰다. 계면 저항이 낮아지면 전기의 흐름이 원활해지고 배터리가 안정적으로 충·방전돼 수명이 길어진다.

한편, SK온은 차세대 배터리 기술 개발을 위해 자체 연구는 물론 다양한 파트너십을 통해 공동 연구를 진행하고 있다. 지난 5월 한양대 연구팀과 함께 리튬 메탈 음극에 보호막 기술 적용해 황화물계 전고체 배터리 수명을 3배로 늘리는 데 성공했다. 이 기술은 국내외 특허 출원을 마쳤다.

이석희 SK온 사장은 “이번 전고체 배터리 파일럿 플랜트 준공은 SK온이 어떠한 환경 변화에도 쉽게 흔들리지 않는 탄탄한 기업으로 도약하는 기반이 될 것”이라며 “전고체 배터리를 누구보다 앞서 상용화해 전동화 시대를 앞당기겠다”고 말했다.