美, 나트륨이온 배터리 생산 서두른다...네이트론, 약 2조원 규모 공장 추진

미국 애리조나 쿨리지에 있는 오스테드사의 리튬 배터리 저장소에서 한 직원이 시설을 점검하고 있다. 미국에서도 리튬 배터리를 대체할 수 있는 나트륨이온 배터리 공장 건설이 추진되고 있다. 사진=AP/연합뉴스

미국에서 최초로 상업용 규모의 나트륨이온 배터리 공장을 가동 중인 네이트론 에너지(Natron Energy)가 노스캐롤라이나 신규 공장에 14억 달러(약 1조9000억 원)를 투자하기로 했다고 월스트리트 저널(WSJ)이 최근 보도했다. 네이트론 에너지는 리튬 대신에 값싸고 안전하며 풍부한 나트륨을 이용해 배터리를 생산할 계획이다.

네이트론 에너지는 지난 달 4월 30일 미국 미시간주 홀랜드(Holland)에 연간 600메가와트(MW)까지 생산이 가능한 공장을 가동하기 시작했다. 이 회사는 노스캐롤라이나 공장 건설을 위해 이미 3억 달러의 민간 투자금을 유치했고, 향후 6개월 사이에 5억 달러를 추가로 유치할 계획이라고 WSJ이 전했다.

현재 미국의 정유기업 셰브런과 유나이티드 항공 등이 투자자로 참여한 상태이다. 이 회사는 이 프로젝트에 주정부 등으로부터 5000만 달러의 보조금을 받을 계획이다. 미 에너지부는 이 나트륨이온 배터리 공장 건설을 지원하고 있으며 이 회사와 추가적인 지원책도 논의하고 있다고 WSJ이 보도했다.

네이트론 에너지의 나트륨이온 배터리는 전력 밀도와 충전 속도에서 기존의 리튬이온 배터리를 능가한다고 주장했다. 이 회사는 또 리튬, 코발트, 구리, 니켈 등이 필요 없는 불연성이어서 폭발의 위험이 그만큼 낮다고 강조했다. 네이트론 에너지가 특허를 갖고 있는 프러시안 블루(Prussian blue) 전극은 다른 상용 배터리보다 낮은 내부 저항으로 나트륨이온을 더 빠르고 더 자주 저장하고 전달한다고 밝혔다.

최근 한국 등에서 발생한 리튬 배터리 장착 전기차 화재 사건으로 나트륨이온 배터리가 주목받고 있다. 리튬 배터리는 불이 붙으면 순식간에 더 많은 열을 만드는 '열폭주'가 위험 요인으로 꼽힌다. 전기차 내부에는 배터리 수천 개가 셀을 이뤄 탑재되고, 이때 하나의 셀에서 문제가 생기면 순식간에 수백 개의 셀로 불이 옮겨붙어 화재 위험이 증가한다.

리튬 대신 나트륨을 주원료로 쓰는 '나트륨이온 배터리(SIB)'가 게임 체인저가 될지 주목을 받고 있다. 그렇지만, SIB가 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 있어 리튬 배터리를 대체하기는 힘들 것이란 전망도 나온다.

나트륨이온 배터리 분야는 중국이 앞서가고 있다. 최근에는 나트륨이온 배터리를 탑재한 최초의 전기차도 출시됐다. 독일 폭스바겐이 지분 75%를 보유한 중국 JAC(장화이자동차)가 지난해 말 출시한 차량은 중국 하이나(HiNA)사의 원통형 나트륨이온 배터리 셀을 사용했다. 스웨덴 배터리 기업 노스볼트(Northvolt)도 지난해 11월 ㎏당 160Wh 수준의 나트륨이온 배터리 개발에 성공했다.

지난 2021년 중국 CATL은 에너지 밀도 160Wh/㎏급의 나트륨이온 배터리를 처음 공개했다. 중국 BYD도 최근 약 100억 위안을 투자해 중국 쉬저우에 나트륨이온 배터리 생산 시설을 착공했다. BYD는 이 공장에서 연간 30GWh 규모의 전기차 배터리를 생산할 계획이다.

국기연 글로벌이코노믹 워싱턴 특파원 kuk@g-enews.com