[Tech&]LG에너지솔루션, ‘이기는 기술’로 배터리 역사 새로 쓴다

글로벌 특허 10만건으로 증명한 기술 밸류

LG에너지솔루션 여의도 본사에서 직원들이 특허 10만 건 돌파 기념 촬영을 하고 있다.

글로벌 지식재산권 패권 경쟁 속에서 LG에너지솔루션이 누구도 도달하지 못한 압도적인 이정표를 세우며 기술 리더십을 증명했다. LG에너지솔루션은 지난달 기준 글로벌 특허 등록 약 5만 9000 건, 출원 기준 10만 건(내부 집계 기준)을 돌파했다고 밝혔다. 글로벌 배터리 제조 기업 중 특허 출원 수가 10만 건을 기록한 것은 역사상 처음 있는 일이다.

이는 어려운 경영환경 속에서도 미래 성장 동력을 향한 투자의 고삐를 늦추지 않은 뚝심의 결과다. 2023년 배터리 업계 최초로 연간 R&D(연구개발) 비용 1조 원의 벽을 넘은 데 이어, 지난해에는 1조3277억 원에 달하는 역대 최대 규모의 금액을 기술 개발에 투입하며 배터리 산업 성장을 이끌어온 ‘오리지널 이노베이터(Original Innovator)’로서의 역할을 공고히 하고 있다.  

LG에너지솔루션은 30년 이상 축적된 기술력을 바탕으로 배터리 산업의 기본이 되는 원천 특허부터 차세대 기술까지 압도적인 특허 포트폴리오를 구축하고 있다. 특히, 위닝테크(Winning Tech·이기는 기술)’ 전략을 바탕으로 경쟁사가 따라잡을 수 없는 혁신 기술에 집중하며 미래 배터리 시장 선점에 속도를 내고 있다. 

46시리즈부터 LMR까지… ‘위닝 테크’로 전기차 배터리의 새로운 패러다임 제시 

LG에너지솔루션 대전기술연구원에서 직원들이 건식전극 공정을 통해 생산된 제품을 살펴보고 있다. 

대표적인 위닝테크 기술로 46시리즈 원통형 배터리를 들 수 있다. 46시리즈는 기존 2170 원통형 배터리 대비 에너지 용량과 출력이 최소 5배 이상 높고, 생산 효율성이 뛰어나 전기차 주행거리와 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 기술로 꼽힌다. LG에너지솔루션의 46시리즈는 특히 고용량 삼원계 양극재와 고효율 음극을 적용해 에너지 밀도와 수명, 출력 특성을 높였으며, 우수한 열 관리 성능을 갖춰 전기차 배터리 시장의 새로운 패러다임이 될 것으로 평가받고 있다. 

LG에너지솔루션 대전기술연구원에서 연구원들이 배터리에 대해 논의하고 있다.

각형 LMR(리튬망간리치) 배터리도 최근 주목받고 있는 기술이다. LG에너지솔루션은 업계에서 본격적으로 관련 기술 확보에 나서기 이전부터 LMR 양극과 실리콘 음극 조합 기술의 가능성에 주목해 선제적으로 특허 기반을 구축해왔다. LMR 배터리는 코발트 함량을 대폭 줄여 원가 경쟁력을 높이면서도 에너지 밀도를 끌어올릴 수 있는 차세대 양극재 기술로, 전기차 배터리 시장의 판도를 바꿀 기술로 주목받고 있다. 향후 LMR 배터리 상용화 과정에서 LG에너지솔루션이 보유한 선행 특허가 핵심 플랫폼 기술로 활용될 것으로 기대되고 있다. 

중저가 배터리 시장에서 각광받고 있는 고전압 미드니켈(HV Mid-Ni) 배터리 또한 LG에너지솔루션의 차별화된 기술력으로 꼽히고 있다. 고전압 미드니켈 배터리는 니켈 함량 50∼60%에 망간 함량을 높인 제품으로, 비싼 니켈과 코발트 함량 비율을 낮추고 저렴한 망간 비율을 늘려 가격 경쟁력이 높다. 또한, 니켈 함량을 낮춰 상대적으로 낮아진 에너지 용량을 고전압을 통해 극복하고 에너지 밀도를 높여 탁월한 성능을 자랑한다.

전고체 배터리 등 차세대 배터리에서도 두각… 건식전극으로 공정 혁신까지

LG에너지솔루션 파우치형전지

LG에너지솔루션의 독보적 기술 리더십은 차세대 배터리 및 공정 분야에서도 이어지고 있다. LG에너지솔루션은 미래 성장동력이 될 핵심 차세대 기술에 대한 선택과 집중을 이어가며 차세대 배터리 시장의 주도권을 확보해 나가고 있다.

꿈의 배터리라 불리는 차세대 배터리 ‘전고체 배터리’에서 LG에너지솔루션의 약진은 돋보인다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 바꾼 배터리로, 양극과 음극이 접촉하며 발생하는 위험을 줄이고 외부 충격에도 형태를 유지할 수 있어 안전성을 극대화할 수 있는 기술이다. LG에너지솔루션은 흑연 음극재를 활용해 구조적 안정성과 양산성 확보에 유리한 ‘흑연계 전고체’를 전기차용으로, 음극재 없이 집전체만을 활용해 부피당 에너지 밀도를 극대화할 수 있는 ‘무음극계 전고체’를 휴머노이드 로봇과 도심항공(UAM)으로 하는 배터리 개발 로드맵을 발표하며 시장 특성에 맞춰 기술 방식을 차별화하는 전략을 구사하고 있다. 

산학협력, 글로벌 R&D 등 다방면에 걸친 전고체 기술 개발도 진행 중이다. 올 3월에는 UCSD와 시카고대 프리츠커 분자공학대학(Pritzker School of Molecular Engineering)과 공동 운영 중인 FRL에서 전고체 배터리 기반 황 양극 기술 구현에도 성공했다. 기존 액체 전해질 대신 전고체 배터리 구조를 활용, 황 화합물이 전해질로 빠져나가는 폴리설파이드(Polysulfide) 용출 현상을 차단해 1500mAh/g 수준의 용량과 안정적인 수명 성능 구현을 구현하며 기술 상용화에 속도를 높였다.

LG에너지솔루션 원통형전지

이러한 차세대 배터리의 또 다른 경쟁력은 건식전극공정 기술에 있다. 건식전극공정은 유기용매를 사용하지 않고 고체 파우더를 활용해 생산 효율성과 친환경성을 동시에 높이는 차세대 제조 기술이다. 기존 습식 공정 대비 제조 원가를 크게 낮출 수 있으며, 제조 시간과 공간 효율성 측면에서도 강점이 있어, 전고체 등 차세대 배터리의 가격 경쟁력과 제품 역량을 크게 높일 수 있을 기술로 평가되고 있다. LG에너지솔루션은 약 450건의 건식전극 관련 특허를 확보하는 등 업계 최고 수준의 기술력을 통해 차세대 생산 공정 분야에서도 경쟁 우위를 굳히고 있다. 

LG에너지솔루션 특허그룹장 이한선 전무는 “10만 건 특허는 단순한 숫자가 아니라 끊임없는 연구개발과 도전이 만들어낸 결실”이라며 “앞으로도 원천기술과 명품 특허를 기반으로 미래 성장 가속화를 이어가고, 기술 혁신에 대한 정당한 보상이 새로운 혁신으로 이어지는 선순환을 만들어 나갈 것”이라고 밝혔다.