황화물계 고체 전해질 70톤 양산
오는 2027년 1200톤 증설 목표
차세대 전지 소재 리딩기업 도약

전북 익산2공장에 위치한 황화물계 고체 전해질 파일럿 공장 전경. <사진=롯데에너지머티리얼즈>

롯데에너지머티리얼즈가 차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리 소재인 고체 전해질 양산을 앞두고 있다. 전고체 배터리가 전기차 시장의 판도를 뒤바꿀 ‘게임체인저’로 주목받고 있는 만큼 선제적으로 전고체 시장에 뛰어들어 리딩기업으로 입지를 다져나갈 계획이다. 롯데에너지머티리얼즈는 고체 전해질 개발과 더불어 기존 동박 제조역량을 바탕으로 전고체용 동박 등 차세대 소재 역량도 강화할 방침이다.

5일 관련 업계에 따르면 롯데에너지머티리얼즈는 올해 중으로 황화물계 고체 전해질 파일럿 공장을 가동할 계획이다. 지난 2월 착공식을 진행한 후 7개월 만에 파일럿 공장을 완공했다.

전북 익산2공장에 위치한 파일럿 공장은 총 150억원을 투자했으며 연산 70톤의 고체 전해질을 양산할 수 있다. 롯데에너지머티리얼즈는 9월 말 인허가 승인이 마무리되면 테스트 가동에 돌입할 예정이다. 이번 초도 샘플을 생산이 시작되면 롯데에너지머티리얼즈는 본격적으로 전고체 배터리 소재 세일즈에 나서게 된다.

전고체 배터리의 핵심 소재인 고체 전해질은 크게 황화물계, 산화물계, 고분자계(폴리머계) 등으로 나뉜다. 이 중 황화물계를 개발한 롯데에너지머티리얼즈는 차별적 기술을 바탕으로 소재 성능을 끌어 올렸다.

우선 고이온전도 입도제어 기술로 고체 전해질 입자의 크기와 분포를 조절해 배터리의 충방전 속도, 효율을 개선했다. 특히 배터리 충방전 속도를 향상시키기 위해 롯데에너지머티리얼즈는 고이온전도 조성으로 리튬이온을 고체 전해질 내에서 빠르고 효율적인 이동이 가능하게 만들었다.

또한 수분안정성 조성을 통해 황화물계 고체 전해질이 수분에 노출됐을 때, 화학적 구조와 성능을 유지할 수 있도록 했다. 황화물계 고체 전해질은 수분에 불안정해 대기에 노출되면 유독한 황화수소 가스를 발생하면서 성능이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 롯데에너지머티리얼즈는 수분안정성 조성을 활용해 수분에 노출될 경우, 배터리 성능과 수명이 급격하게 저하되는 단점을 보완했다.

아울러 황화물계 고체 전해질을 건식·습식 합성 등 다양한 양산 공정개발이 가능해지게 했다. 다양한 양산 공정개발 능력으로 배터리의 대량 생산 가능성과 생산 비용 절감을 실현할 수 있는 셈이다.

롯데에너지머티리얼즈는 내년 중으로 고객사를 대상으로 최종 승인 및 제품 공급계약을 확정하겠다는 입장이다. 공급계약이 확정되면 연산 1200톤 규모로 생산설비를 증설하고 본격적인 양산에 나선다. 롯데에너지머티리얼즈는 계약을 마무리 짓고 본격적인 양산 시점을 오는 2027년으로 보고 있다.

롯데에너지머티리얼즈 니켈도금박. <사진=롯데에너지머티리얼즈>

롯데에너지머티리얼즈는 전고체 배터리의 성장에 선제적으로 대비해 소재 분야 리딩기업으로 앞서 나갈 방침이다. SNE리서치에 따르면 전고체 배터리 시장은 자동차 OEM과 메이저 배터리 업체가 목표로 한 2027년에서 2028년 사이에 서서히 개화할 전망이다. 전고체 배터리의 시장 침투율은 2025년 0.6%에서 오는 2035년 최대 9.6%까지 확대될 것으로 내다봤다.

전고체 배터리 소재 분야 리딩기업으로 거듭나기 위해 롯데에너지머티리얼즈는 차세대 동박에 대한 투자를 지속하고 있다. 최근 국내 최초로 니켈도금박을 개발하면서 리더십을 강화했다.

니켈도금박은 전고체용 배터리의 전극 집전체로 우수한 전기 전도성과 부식에 강한 것이 특징이다. 롯데에너지머티리얼즈는 니켈 표면처리를 통해 활물질과의 접착력이 높고 본래의 성질과 기능을 유지하는 고내식성을 확보했다.

롯데에너지머티리얼즈는 니켈도금박 개발 초기부터 국내 배터리사와 협업을 추진한 것으로 전해진다. 현재는 주요 고객사를 통해 니켈도금박의 샘플 평가를 진행하고 있다. 롯데에너지머티리얼즈는 활물질과의 접착력을 확보하기 위해 다양한 형태의 니켈 표면처리 연구를 이어갈 예정이다.

김연섭 롯데에너지머티리얼즈 대표이사는 “연구소 단계에서부터 고객사로부터 좋은 평가를 받았던 황화물계 고체 전해질을 본격적으로 생산할 준비를 마쳤다”며 “전고체용 배터리 소재이자 차세대 배터리 음극 집전체인 니켈도금박과 함께 고객사 세일즈를 통해 전고체 시장에서 소재 리딩기업으로 앞서 나가겠다”고 말했다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]