[M오토데일리 박상우 기자] 일본의 닛산자동차는 지난 29일(현지시각) 새로운 비전인 닛산 앰비션 2030(Nissan Ambition 2030)을 발표하면서 2029년 3월 31일로 끝나는 회계연도까지 전고체 배터리가 탑재된 전기차를 출시할 계획이라고 밝혔다.

이를 위해 이르면 2025년 3월 31일로 끝나는 회계연도까지 일본 요코하마에 시범 공장을 준비하기로 했다.

닛산은 또 2029년 3월로 끝나는 회계연도까지 충전 시간을 기존 배터리의 3분의 1로 단축하고 비용을 1kWh당 75달러로 낮춘 획기적인 배터리를 구상하고 있다. 이를 통해 전고체 배터리의 비용을 약 65달러 수준까지 낮춰 전기차와 가솔린차 간의 가격 평준화를 예상하고 있다.

닛산뿐만 아니라 일본의 토요타자동차와 혼다자동차도 전고체 배터리 관련 로드맵을 발표했다.

지난 28일(현지시각) 혼다자동차의 토시히로 미베(Toshihiro Mibe) CEO는 미국 오토모티브 뉴스와의 인터뷰에서 “우리는 게임체인저가 될 것으로 기대하는 모든 전고체 배터리를 실제로 생산하고 출시할 수 있는 시점을 여전히 고려하고 있다”며 “리튬이온배터리에서 전고체배터리로 전환하는 것은 아마 2020년대 후반에 일어날 것”이라고 밝혔다.

이어 “우리는 아마 내년까지 전고체 배터리 파일럿 생산라인을 구축할 것”이라며 “파일럿 라인이 어떻게 진행되는지 관찰해 언제쯤 전고체 배터리로 전환할지 고민할 것”이라고 덧붙였다.

미베 CEO는 이보다 앞선 지난 4월 취임 기자 회견에서 이번 회계연도(2021년 4월~2022년 3월) 내 전고체배터리 시험 생산을 시작하고 2020년대 후반 내에 전고체 배터리를 장착한 전기차를 선보일 예정이라고 밝힌 바 있다.

토요타자동차는 지난 9월에 열린 배터리 전략을 설명하는 전지·탄소중립에 관한 설명회에서 하이브리드와 전기차용 배터리 공급체제 정비와 연구개발을 위해 2030년까지 약 1조5천억엔(15조5천억원)을 투자하기로 했다.

토요타의 마에다 마사히코 최고기술책임자(CTO)는 "차세대 배터리로 승부를 걸고 있는 전고체 전지는 2020년대 초반 실용화를 목표로 하고 있으며 전기차 외에 하이브리드카에도 적용할 방침"이라고 말했다.

이어 마에다 최고책임자는 미래의 배터리 비용 목표를 2022년 중반에 출시할 예정인 신형 EV TOYOTA bZ4X와 비교, 2020년대 후반에는 50% 감축을 목표로 배터리 공급체제를 180GWh에서 200GWh 이상을 목표로 하고 있다고 밝혔다.

토요타는 세계 최초로 전고체 배터리를 탑재한 차량의 넘버를 취득, 시험주행을 시작했다며 전고체 배터리에 대한 특성을 고려해 하이브리드카부터 먼저 투입할 계획이라고 밝혔다.

아울러 현재 개발 중인 전고체 전지는 효율성은 뛰어나지만 수명이 짧다는 단점을 해결을 위해 고체 전해질 재료 개발을 계속해 나간다는 계획이다.

일본을 대표하는 토요타, 혼다, 닛산이 이같이 전고체 배터리에 집중하는 것은 전기차 시장에서 뒤처져 있는 것을 만회하기 위해서다.

예를 들어 현대자동차와 기아, 제네시스는 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP를 기반으로 하는 전기차를 잇따라 출시하고 있다.

현대차는 지난 4월 첫 전용 전기차인 아이오닉5를 출시했으며 내년에 중형급 전기세단인 아이오닉6를, 2024년에는 대형 전기SUV 아이오닉7을 투입할 계획이다. 현대차의 고급브랜드 제네시스는 지난 5일 첫 전용 전기차 GV60을 출시했다.

기아는 지난 8월 첫 전용 전기차인 EV6를 투입했으며 최근 2021 LA오토쇼에서 공개된 더 기아 콘셉트 EV9를 기반으로 하는 대형급 전기SUV인 EV9를 이르면 2023년 하반기에 출시할 것으로 보인다.

독일의 폭스바겐은 지난해 여름부터 첫 차세대 전기차 ID.3를, 올해 1월부터 컴팩트 전기SUV ID.4를 판매하고 있으며 쿠페형 전기SUV ID.5를 내년 1분기에 출시할 계획이다.

반면 토요타는 지난 4월 차세대 전기차 라인업인 토요타 bZ(TOYOTA bZ)를 런칭했으며 시리즈의 첫 번째 모델이 될 토요타 bZ4X 컨셉트카를 선보였다. 토요타는 bZ4X를 일본과 중국에서 생산하고 2022년 중반에 출시할 계획이다.

혼다는 지난해 순수전기차 혼다-e를 출시했으며 지난 4월 중국 상하이 국제모터쇼에서 공개한 Honda SUV e 프로토타입을 기반으로 하는 양산 모델을 내년 초에 출시할 계획이다.

토요타, 혼다보다 빠른 닛산은 지난 2010년에 리프를 출시한 후 후속 모델을 투입하지 않다 11년 만인 지난 6월 준중형급 전기SUV인 아리야를 출시했다.

다른 업체에 비해 전기차 속도가 더딘 일본 3사가 이를 만회하기 위해 게임체인저로 불리는 전고체 배터리 개발에 집중하는 것이다.

전고체 배터리는 현재 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리를 말한다. 화재에 민감한 액체 전해질 대신 고체 전해질을 적용하면 화재 위험이 현저히 줄어든다. 또 배터리 무게와 부피도 줄어들어, 리튬이온배터리가 갖는 용량 한계를 뛰어넘을 수 있는 등 장점이 있어 주목받고 있다.

업계에서는 이 전고체 배터리가 확실한 게임체인저로 보고 있다. 일본 조사기관인 후지경제에 따르면 전고체 배터리 시장은 2035년에는 시장규모가 28조원에 이를 것으로 추산했다. 이 때문에 일본 3사뿐만 아니라 현대차, BMW, 폭스바겐, 퀀텀스케이프 등이 전고체 배터리를 개발하고 있다.

그러나 해결해야 하는 문제가 여전히 많아 정확한 상용화 시점을 언급하지 않고 있다.

리튬이온배터리의 개발자로 2019년 노벨 화학상 수상자인 마이클 스탠리 위팅엄박사는 “전고체 배터리를 만드는 데 있어서 최대의 과제는 저온에서도 300마일(482km) 이상의 항속거리를 유지하면서 높은 에너지밀도와 급속 충전, 긴 수명주기를 동시에 충족시켜야 한다”고 말했다.

이는 고체 전해질이 리튬이온배터리의 액체 전해질보다 이온 전도도가 낮기 때문이다. 고체 전해질은 액체 전해질처럼 양극 또는 음극을 완전히 덮을 수 없는데다 지속적인 부피 변화로 인한 스트레스로 인해 접촉이 느슨해져 양극과 음극이 분리될 수 있다. 이로 인해 배터리의 성능이 빠르게 저하될 수 있다.