LG 차세대 배터리 단 무인기, 고고도에서 13시간 비행 성공

엘지(LG)화학의 리튬황 배터리를 탑재한 고고도 장기 체공 태양광 무인기(EAV-3) 모습. 엘지화학 제공

엘지(LG)화학이 개발 중인 차세대 배터리를 탑재한 무인기가 성층권에서 비행하는 데 성공했다. 차세대 배터리 개발을 둘러싼 경쟁에 속도가 붙고 있다.

엘지화학은 지난달 30일 한국항공우주연구원에서 개발한 고고도 장기 체공 태양광 무인기(EAV-3)가 리튬황 배터리와 태양전지로 13시간11분 비행하는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 이에이브이-3은 전체 비행시간 중 7시간을 고도 12∼22㎞의 성층권에서 비행했다. 22㎞는 전 세계 500㎏ 이하 항공기 중에서 두 번째로 높은 비행 고도다. 1위 기록은 유럽 에어버스 디펜스 앤 스페이스(22.5㎞)가 갖고 있다.

이에이브이-3에 탑재된 리튬황 배터리는 주요 차세대 배터리 중 하나로 거론된다. 양극에는 금속산화물 대신 황탄소복합체를, 음극에는 흑연 대신 리튬메탈 등 가벼운 재료를 사용한다. 무게 기준 에너지 밀도가 리튬이온 배터리에 비해 1.5배 이상 높다는 게 엘지화학 쪽 설명이다. 현재 리튬이온 배터리의 에너지 밀도가 260∼270Wh/㎏ 수준인 반면, 이번에 무인기에 탑재된 리튬황 배터리의 에너지 밀도는 410Wh/㎏이다.

엘지화학은 이번 실험이 리튬황 배터리의 안정적인 충·방전 성능을 확인했다는 데 의미가 있다고 설명했다. 그동안에는 충·방전을 반복하면 부작용이 발생해 구조를 유지하지 못한다는 점이 리튬황 배터리의 한계로 거론됐다. 엘지화학 관계자는 “이번 비행의 경우 태양전지와 리튬황 배터리를 수시로 번갈아 가며 쓰는 방식으로 진행됐다”며 “충·방전을 몇 회 반복했는지는 파악되지 않았지만 목표했던 수준 이상인 것으로 알고 있다”고 말했다.

차세대 배터리 양산에 첫 깃발을 꽂기 위한 경쟁이 한층 심화하는 모양새다. 배터리 업계는 2020년대 중반 이후에는 차세대 배터리의 성능과 상용화 시점이 승패를 가를 수 있다고 보고 있다. 3세대 전기차까지는 리튬이온 배터리가 주류를 차지할 것으로 예상되지만 그 이후에는 차세대 배터리가 ‘게임 체인저’가 될 것이라는 전망이다. 특히 도심항공모빌리티(UAM)와 위성 등의 산업에도 전동화가 도입되면 대용량이면서도 가볍고 작은 배터리에 대한 수요가 늘어날 것으로 업계는 본다. 현재 전기차에 주로 쓰이는 리튬이온 배터리는 구조적으로 폭발·발화 위험이 있어 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 있다는 평가를 받는다.

엘지화학과 삼성에스디아이(SDI), 에스케이(SK)이노베이션은 일러도 2025년은 돼야 차세대 배터리를 상용화할 수 있을 것으로 본다. 엘지화학은 에너지 밀도가 기존 리튬이온 배터리의 2배 이상인 리튬황 배터리를 2025년 이후 양산할 계획이다. 전해질을 액체 대신 고체로 만들어 안전성을 높인 전고체 배터리도 비슷한 시기에 상용화될 가능성이 높다. 삼성에스디아이(SDI)는 2027년 이후 양산을 목표로 전고체 배터리를 개발하고 있다.

이재연 기자 [e-mail]