닛산(Nissan)이 영국 옥스퍼드대와 배터리 소재 기업 젤리온(Gelion)과 함께 차세대 전고체 배터리 개발에 나선다. 단순한 성능 개선 수준이 아니라 전기차 배터리 구조 자체를 바꿀 가능성이 있다는 점에서 업계 관심이 쏠린다.

세 기관은 이달부터 ‘코어-솔리스(CoRe-SoLiS)’ 프로젝트를 시작한다. 목표는 높은 충전 성능과 에너지 밀도, 긴 수명을 동시에 확보한 리튬황(Li-S) 기반 전고체 배터리를 개발하는 것이다.

프로젝트 핵심은 젤리온이 개발 중인 ‘나노 캡슐화 황(NES)’ 소재다. 기존 리튬이온 배터리의 양극재를 황 기반 소재로 대체하는 방식이다.

현재 전기차 배터리는 주로 니켈·코발트·망간(NCM) 계열 양극재를 사용한다. 하지만 니켈과 코발트는 가격 변동성이 크고 공급망 리스크도 상당하다. 특히 코발트는 윤리 문제와 지정학 이슈까지 얽혀 있다.

반면 황은 상대적으로 저렴하고 확보가 쉽다. 젤리온은 기존 배터리 생산라인도 상당 부분 그대로 활용할 수 있다고 설명한다. 대규모 설비 교체 부담을 줄일 수 있다는 의미다.

닛산은 유럽 기술센터(NTCE)를 통해 프로젝트에 참여한다. 총 사업비는 약 340만파운드, 한화 약 70억원 규모다. 이 가운데 약 3분의 2를 영국 정부가 지원한다.

업계가 주목하는 이유는 ‘리튬황+전고체’ 조합 자체가 차세대 배터리 분야의 대표적인 고난도 기술로 꼽히기 때문이다.

전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 화재 위험을 줄이고 에너지 밀도를 높일 수 있다. 완성차 업체들이 차세대 전기차 핵심 기술로 보는 이유다.

여기에 리튬황 기술까지 결합하면 이론상 에너지 밀도를 현재 리튬이온 배터리보다 크게 끌어올릴 수 있다. 같은 배터리 크기로 더 긴 주행거리를 확보하거나, 같은 주행거리 기준 배터리 무게를 줄이는 것도 가능하다.

문제는 상용화 난도가 매우 높다는 점이다.

리튬황 배터리는 충·방전 과정에서 ‘폴리설파이드’라는 부산물이 생긴다. 이 물질이 배터리 내부를 오가며 성능 저하와 수명 감소를 유발한다. 지금까지 리튬황 배터리가 연구 단계에 머문 가장 큰 이유다.

젤리온은 NES 기술이 이런 문제를 해결할 수 있다고 주장한다. 황 소재를 나노 단위로 캡슐화해 반응 안정성을 높이고, 기존 리튬황 배터리 한계를 극복하겠다는 전략이다.

다만 현재까지 구체적인 성능 수치나 실제 차량 적용 시점은 공개되지 않았다. 업계에서는 아직 초기 연구 단계에 가깝다는 평가도 나온다.

그럼에도 자동차 업계가 리튬황 기술에 주목하는 이유는 분명하다. 배터리 원가 절감과 에너지 밀도 향상이라는 두 가지 목표를 동시에 노릴 수 있기 때문이다.

최근 글로벌 완성차 업체들은 전고체 배터리 개발 경쟁에 속도를 내고 있다. 토요타는 2027~2028년 전고체 배터리 상용화를 목표로 하고 있으며, BMW와 메르세데스-벤츠도 관련 스타트업과 협력을 확대 중이다.

닛산 역시 전고체 배터리를 미래 핵심 기술로 보고 있다. 회사는 이미 차세대 전기차 플랫폼과 함께 자체 전고체 배터리 생산 체계를 준비 중이며, 이번 프로젝트도 그 연장선에 있다는 분석이 나온다.

특히 이번 연구가 성공하면 단순히 주행거리 경쟁을 넘어 배터리 공급망 구조 자체를 바꿀 가능성도 거론된다. 니켈과 코발트 의존도를 낮출 수 있기 때문이다.

전기차 시장이 성숙 단계에 접어들면서 이제 경쟁의 핵심은 단순 출력보다 배터리 원가와 충전 속도, 안전성, 내구성으로 이동하고 있다. 업계가 리튬황 전고체 기술에 주목하는 이유도 여기에 있다.