리튬이온배터리 다음 주자를 찾아라…전 세계 각축전

리튬 매장량 70%가 남미…지정학적 리스크 커
미국 스타트업 몰타, 전기를 소금에 저장하는 기술 보유
도쿄이과대학, 나트륨 이용해 성능 19% 개선된 배터리 개발 중

▲리튬이온배터리 시장 규모 추이와 전망. 단위 10억 달러. 출처 그랜드뷰리서치

‘탄소제로’ 열풍이 불고 있다. 기후변화 대응이 시대적 과제로 부상한 까닭이다. 탄소제로 시대로 향하는 길목에서 신재생에너지 전환도 가속화하는 분위기다. 신재생에너지 저장 장치로 ‘리튬이온배터리(Lithium-ion Battery)’ 수요가 빠르게 증가하는 가운데 리튬이온을 능가할 차세대 배터리 개발 경쟁도 치열하게 벌어지고 있다고 최근 일본 니혼게이자이신문이 소개했다.

전기차 시장의 폭발적인 성장과 함께 현재 리튬이온배터리가 대세다. 리튬이온배터리는 정보기술(IT)산업의 에너지 고용량, 경량화, 소형화 수요에 부합하여 휴대폰, 노트북, 카메라 등에 널리 사용되고 있다. 전 세계 탈탄소 및 신재생에너지 정책에 따라 전기차 수요 급증, 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS) 산업에서도 리튬이온배터리 활용이 늘어남에 따라 시장 확대가 예상된다.

그랜드뷰리서치에 따르면 글로벌 리튬이온배터리 시장 규모는 2019년 329억 달러(약 36조7000억 원) 규모였다. 2027년까지 연간 13% 성장률을 보일 것으로 전망했다.

그러나 리튬이온배터리 의존이 커지는 데 대한 우려도 제기된다. 글로벌 리튬 매장량의 약 70%가 칠레 등 남미에 치우쳐 있어 지정학적 리스크가 크다는 이유에서다. 중동 지정학적 리스크에 따라 국제 유가가 출렁이는 현상이 재연될 가능성이 높은 것이다. 탈탄소화로 원유의 중동 의존에서 벗어나 리튬의 남미 의존으로 옮겨가는 꼴이 되는 셈이다.

이에 새로운 배터리 개발 경쟁이 전개되고 있다. 미국 스타트업 몰타(Malta)는 전기를 열로 바꾸어 용융염(molten salt), 즉 소금에 저장하는 기술을 개발하고 있다. 몰타는 구글에서 분사했고 빌 게이츠 마이크로소프트(MS) 창업자가 투자하기도 했다. 용융염은 상온에서 고체의 염을 고온에서 녹인 것으로 대량의 열을 장기간 보관할 수 있다. 원리는 태양광과 풍력으로 생산한 전력이 공기를 가열하고 펌프를 돌려 뜨거운 공기는 소금탱크, 차가운 공기는 부동액 탱크로 보내진다. 두 탱크의 온도차를 이용해 터빈을 돌려 전력을 생산한다. 비용도 리튬이온배터리보다 저렴하다.

도쿄이과대학은 나트륨을 이용해 리튬이온배터리보다 성능이 19% 좋은 배터리 개발에 들어갔다. 칼륨과 칼슘을 소재로 한 배터리 개발 경쟁도 달아오르고 있다.