[FETV=박제성 기자] LG에너지솔루션이 중국의 배터리 공세에 맞서 R&D(연구개발) 기술력으로 총력전을 펼치고 있다. LG에너지솔루션(LG엔솔)은 배터리 R&D 기술력은 세계적 수준이다. 올해 6월 기준 특허 숫자만 계산해도 2만4986건(국내 8280건, 해외 1만6706건)으로 세계 최대 규모를 자랑한다.

최근 2년 6개월간 걸쳐 R&D 투자 비중도 늘리고 있다. 올해 상반기 기준 매출대비 연구개발비 비중은 4%(3784억3900만원)로 늘어났다. 지난해와 2020년에는 각각 3.7%(6540억2600만원), 1.8%(264억7100만원)에 그친 것에 비하면 매년 R&D 투자는 상승 추세다.

세계시장 점유율 1위인 중국 CATL이 배터리 특허건수가 2300건 정도인 반면 LG엔솔이 10배 이상 많은 물량을 확보하고 있다. CATL은 중국 보호무역 기조로 자국 배터리 시장점유율 상당수를 차지해 사실상 LG엔솔이 세계시장 점유율 1위라고 봐도 손색 없다.

아쉬운 점도 있다. 중국의 저가 공세에 밀려 올해 상반기 글로벌 시장점유율이 다소 하락했다는 점이다. SNE리서치에 따르면 LG엔솔의 올해 상반기 전기차용 배터리 시장점유율은 14.4%로 주춤했다. 지난해 20.3%, 2020년 23.5%에 비해 점유율이 하락했다.

다행스러운 점은 올해 수출액은 지난해와 비교해 아직까진 대동소이한 흐름이다. 올해 상반기 기준 전기차용 배터리, 에너지저장치시스템(ESS)용 배터리 등 전체 배터리 제품 수출액은 6조2169억으로 집계됐다. 지난해 경우 수출액은 12조2639억원으로 집계돼 이대로 추세라면 올해 수출액은 지난해 보다 더 추월한 것으로 전망된다.

내수시장의 매출은 올해 상반기는 3조1959억원으로 집계됐다. 지난해 내수 판매액은 5조2125억원이였는데 올해 내수판매액은 지난해를 초과할 것이 유력한 상황이다. 이처럼 LG엔솔의 배터리가 해외 시장으로부터 사랑받는 이유 중 하나는 단연 기술력을 꼽는다. 2만5000건 이상의 특허기술을 바탕으로 한 기술력은 배터리 기술의 산증인이기도 하다.

기술력은 하루 아침에 만들어진 게 아니다. 20년 이상에 시행착오를 거쳐 현재와 같은 LG엔솔이 탄생한 것이다. 글로벌 톱티어(일류) 배터리 업체로 평가받을 수 있는 원동력은 완성차(고객사)가 원하는 배터리를 생산할 수 있는 전환의 속도다. 여기에 더해 수많은 기술 중 핵심적인 기술을 타 배터리 업체보다 많이 보유하고 있다는 점도 글로벌 경쟁력을 높이고 있다.

◆더블레이어코팅 기술개발 배터리 기술 업그레이드 도모 =LG에너지솔루션 배터리의 대표적인 핵심기술은 ‘더블 레이어 코팅(2종 전극 슬러리 동시 코팅)’ 기술이다. 이 기술은 전극의 활물질(양극·음극)과 첨가제, 용매(활성활 역할) 등이 혼합된 물질인 ‘슬러리(활물질 믹싱)’ 2종류를 집전체(알루미늄박+구리박)에 동시에 코팅한 기술이다. 2018년 세계최초 상용한 기술이기도 하다. 전극 슬러리는 전극 활물질, 바인더(전극의 활성화 역할유지), 첨가제, 용매를 믹싱(혼합)한 상태다.

집전체는 금속호일 극판인데 박막 극판제조의 중요한 구성요소다. 활물질에서 전기화학 반응이 일어나도록 전자(음극 성질)를 받아 외부로 흘려보내는 통로 역할을 한다. LG엔솔의 더블 레이어 코팅 기술은 2종의 전극 슬러리를 집전체에 동시 코팅하는 일종의 코팅 플랫폼 기술이다. 회사는 현재 음극 슬러리를 집전체인 동박에 코팅한다. 이럴 경우 음극재를 강화해 배터리의 충전 속도를 크게 단축시킬 수 있기 때문이다.

2종 전극 슬러리(더블 레이어 코팅)는 기존 1종 슬러리 코팅 대비 바인더가 전극 내 균일하게 분포한다. 따라서 바인더 효율성이 높아져 전극의 기계적 물성이 강화돼 배터리 셀의 저항 특성이 향상된다. 이로 인해 충전 속도 개선 등 배터리 성능이 향상된다. 이 기술은 현재 대다수의 전기차용 배터리에 사용되고 있다.

더블 레이어 코팅 기술 개발을 주도한 최상훈 LG에너지솔루션 상무는 지난달 ‘대한민국 엔지니어상’을 수상해 공로를 인정받고 있다. 이 기술은 배터리 생산성 확대에 도움 뿐 아니라 전기차 충전속도까지 대폭 개선할 수 있어 두루 용이하다.

이뿐 아니라 지난 2019년 LG에너지솔루션이 처음 적용한 실리콘 음극재 기술도 있다. 이 기술은 배터리 충전 속도를 개선하고 용량을 늘리는 데 기여한다. 현재는 음극재 원료로 대부분 흑연이 쓰인다.

흑연은 규칙적이고 안정적인 화학구조를 갖췄다는 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다. LG에너지솔루션은 흑연보다 에너지 밀도가 10배가량 높은 실리콘을 음극재에 적용했다. 다만 실리콘을 첨가할 경우 배터리가 부풀어 오르는 ‘스웰링 현상’이 발생하는 문제가 생겼다. 따라서 이러한 현상을 막아주는 탄소나노튜브(CNT) 도전재를 넣는 기술도 개발했다.

배터리업계 관계자는 "LG엔솔은 전세계 특허건수가 가장 많을 정도로 글로벌 톱티어 수준의 R&D 기술력을 갖추고 있다"며 "향후에도 차세대 배터리 기술력을 확보하기 위해 불철주야 노력할 것"이라고 말했다.