리튬 안전성 논란에 나트륨 급부상…앞서가는 중국, 한발 늦은 LG엔솔·SK온·삼성SDI 잰걸음

최근 연이은 폭발 이슈로 리튬이온배터리의 입지가 흔들리자 배터리 업계의 무게추가 나트륨(소듐)이온배터리로 기울었다. 중국 기업이 이 시장을 선점한 가운데, 한발 늦은 국내 배터리 3사도 추격에 나섰다.

전기자동차에 주로 사용되는 NCM(니켈, 코발트, 망간) 배터리는 에너지 밀도가 높아 주행거리가 길지만, 가격이 비싸고 외부 충격이나 과충전 시 화재 위험이 상대적으로 크다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 등장한 LFP(리튬, 인산, 철) 배터리는 NCM보다 안정성이 높고 저렴한 대신, 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 짧은 한계가 있다.

이에 나트륨이온배터리(Sodium-ion Batteries, SIB)가 새로이 주목받고 있다. SIB는 이름처럼 리튬 대신 나트륨을 핵심 소재로 사용한다. 이 배터리는 화학적으로 리튬보다 안정적이어서 과충전, 방전 시에도 열 폭주 현상이 발생할 가능성이 작아 화재 위험을 크게 낮출 수 있다.

또 리튬이온배터리와 기본적인 작동 원리는 유사하면서 주재료인 나트륨이 지구상에 풍부해 리튬보다 훨씬 저렴하고 수급이 안정적이다. 소금의 주원료인 만큼 고갈 위험이 거의 없고, 특정 국가에 매장량이 편중된 리튬과 달리 지정학적 리스크에서도 자유롭다.

이러한 장점을 바탕으로 글로벌 1위 배터리 기업인 중국 닝더스다이(CATL)는 이미 시장 선점에 나섰다. 지난 4월 21일 1세대 SIB 낙스트라(Naxtra)를 공개하고, 자국 완성차 업체와 협력해 SIB를 탑재한 전기차를 선보이는 등 상용화에 가장 앞서 있다는 평가를 받는다.

국내 배터리 3사(LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI)의 경우 그간 주력해온 NCM 배터리에 비해 LFP 배터리 시장 대응에 늦었다는 평가를 받아왔다. 이런 상황에서 더 높은 가격 경쟁력을 요구하는 SIB 시장에서마저 추격자의 처지에 놓여있다.

그래서 국내 배터리 업계는 시장의 흐름에 따라가기 위해 최선을 다하고 있다. LG엔솔은 에너지저장장치(ESS)용 저가형 배터리로 나트륨 기술을 개발 중이며, SK온 역시 차세대 배터리로 SIB 개발을 공식화하고 시제품을 공개하는 등 적극적이다. 삼성SDI도 중장기적 관점에서 SIB를 포함한 차세대 배터리 포트폴리오를 연구 개발하는 중이다.

한 배터리업체 관계자는 “SIB는 아직까지 에너지 밀도가 낮아 고성능 전기차 시장을 대체하기는 어렵지만, 저가형 전기차나 ESS 시장에서는 충분한 경쟁력을 가질 것”이라고 전했다.

이어 “결국 시장이 요구하는 다양한 수요에 맞춰 NCM, LFP, SIB 등 최적화된 포트폴리오를 갖추는 것이 미래 핵심 경쟁력이 될 것”이라고 전망했다.