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테슬라, BYD, 화웨이 등을 거래처로 두고 대형 배터리 기업의 일각을 담당하는 펑후이에너지는 2024년 8월 28일에 온라인 제품 기술 발표회를 개최했다. 에너지 밀도는 280Wh/kg, 충전, 방전을 600회 반복해도 성능의 90% 이상을 유지할 수 있는 전고체 배터리를 개발하는 데 성공했다고 발표했다. 현재의 전고체 배터리 개발에서는 폴리머, 유황/할로겐화물, 산화물을 주성분으로 사용하는 3가지 방식이 주류를 이루고 있지만, 동사는 산화물 방식을 채용하여 제조 기술상의 문제를 극복하고 본질적으로 안전한 배터리를 저렴한 비용으로 생산하는 데 성공했다고 강조한다. 2025년에는 최종 시험을 거쳐 소규모 생산을 시작하고, 2026년에는 본격적인 생산 라인을 건설하여 양산을 시작한다고 한다.

현재 전기자동차에서 사용되는 리튬 배터리는 양극, 음극과 그것을 나누는 세퍼레이터, 그 사이를 채우는 전해액으로 구성되어 있는데, 여기에는 두 가지 약점이 있다. 하나는 가연성 휘발유를 대량으로 싣고 다니는 자동차에 비하면 안전할지도 모르지만, 그래도 고장이 나면 발화할 위험이 크다는 점이고, 다른 하나는 에너지 밀도를 높이기 어렵다는 점이다. 이는 액체를 이용하기 때문에 발생하는 약점인데, 안전성을 확보하려면 짧은 시간 안에 충전하기 어렵다는 점도 과제라 할 수 있다.

에너지 밀도에 대해 좀 더 보충하자면, 현재 널리 이용되는 액체를 사용하는 리튬 배터리에서는 기술적으로 350Wh/kg 정도까지 높일 수 있을 듯하지만, 그 이상은 어렵다. 한편 전고체 배터리는 한계가 훨씬 높아 500Wh/kg을 넘길 것으로 보인다.

▣ 에너지 밀도가 높은 배터리를 잇달아 개발

중국 언론의 기사(펑파이신문, 8월 28일)에 따르면, 장시성 간펑리튬에서는 800회의 충/방전이 가능한 420Wh/kg, 300회 정도가 가능한 500Wh/kg의 전고체 배터리를 개발하는 데 성공했다고 한다. 핵심 재료인 고체 전해질에 대해서는 유황/할로겐화, 산화물이라는 두 가지 방식을 사용하는데, 후자는 1000톤의 생산 능력이 있다. 2022년에는 반고체 배터리(기존형은 액체가 25%를 차지하지만 반도체형은 5~10% 정도)를 상품화하는 데 성공했으며, 둥펑자동차에 탑재하였다. 2023년에는 해외 제품에도 탑재된다고 했다.

그 밖의 주력 기업의 개발 상황을 정리하면, 가장 큰 기업인 닝더스다이는 2023년 4월에 반고체 배터리이긴 하지만 에너지 밀도가 500Wh/kg인 신제품을 개발했다고 발표했으며, ‘플라잉카’에서도 이용할 수 있다.

부능과기도 반고체 배터리이긴 하지만 330Wh/kg의 에너지 말도를 달성했다. 이 제품은 이미 양산되고 있으며, 둥펑지동차 그룹 산하에서 하이클래스 신에너지 자동차를 생산하는 보이아자동차의 주력 차종에 탑재되고 있다.

중국과학원 물리연구소의 고체 배터리에 대한 산학 연구 이노베이션 기업으로 탄생한 베이징웨이란에너지기술도 반고체 배터리이긴 하지만 에너지 밀도가 360Wh/kg인 제품을 개발하여, 이미 웨이라이 그룹에 판매하고 있다.

▣ 한국, 일본, 미국을 압도하는 중국의 시장 규모

미국에서는 Solid Power, 한국에서는 삼성전자, 일본에서는 대형 자동차 기업을 중심으로 개발이 이루어지고 있다. 現시점에서는 아직 결정적인 차이는 나지 않고 있으며, 한국, 일본, 미국이 패권을 쥘 기회가 있긴 하지만, 중국은 쉽지 않은 상대다.

일단 중국의 시장 규모가 거대하다. 중국의 2023년도 자동차 판매 대수는 3,000만 대를 넘어섰으며, 이는 미국의 1.9배, 일본의 6.3배에 달한다(OICA 기준). 생산 대수는 미국의 2.8배, 일본의 3.4배다. 중국의 2024년 상반기 자동차 생산 대수는 1,389만 대인데, 그중 신에너지 자동차는 494만 4,000대에 달하여 이미 전체의 35.5%를 차지하고 있다(중국 자동차공업협회).

왜 중국의 신에너지 자동차 산업이 이렇게 빨리 성장할 수 있었을까. 물론 중국 기업가들의 강렬한 기세도 작용했겠지만, 국가의 역할도 컸다.

국가가 금융기관과 함께 전략적 신흥 산업에 자금을 집중적으로 투입하였고, 연구 면에서는 연구기관이 다양한 형태로 지원했는데, 이러한 전략은 특정한 기업을 키운다기보다는 업계 전체의 생산량을 늘리고 기업 간의 격렬한 경쟁을 불러일으키기 위함이었다.

결과적으로 생산 과잉이 발생하여 도태되는 기업이 많이 생겼지만, 한편으로는 치열하게 살아남아 경쟁을 통해 이노베이션이 촉진되어 비용을 절감하게 되었다. 공급 측의 입장에서는 가혹한 자유 경쟁이라 할 수 있다. 결국 국가는 생산자를 지원하는 것처럼 보였지만, 실제로는 소비자 측에 서 있다. 중국이 발전하게 된 배경을 생각하면 한국, 일본, 미국 기업이 경쟁에서 이기기는 쉽지 않을 듯하다.