탈탄소 규제 강화로 전기를 동력으로 사용하는 전기 선박 시장이 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 이를 뒷받침할 핵심 인프라인 에너지저장장치(ESS) 분야에서는 조선업계가 삼원계(NCM·NCA)와 리튬인산철(LFP) 배터리를 중심으로 기술 개발을 이어가고 있다. 특히 삼원계를 기반으로 화재 위험을 크게 낮춘 리튬티탄산화물(LTO) 배터리는 차세대 전기 선박용 배터리로 주목받고 있다.
15일 글로벌 시장조사기관 '포춘 비즈니스 인사이츠'에 따르면 세계 전기 선박 시장 규모는 2025년 49억7000만 달러에서 2034년 227억3000만 달러로 성장해 연평균 성장률(CAGR) 18.5%를 기록할 전망이다. 각국의 탈탄소 규제 강화에 따라 현재 연안·내륙 중심의 소형 선박에 머무는 전동화 흐름이 대형 상선과 군수용 선박으로까지 확대된다는 설명이다.
이처럼 선박 전동화가 가속화되면서 이를 뒷받침할 핵심 인프라인 대용량 ESS 기술의 중요성도 함께 부각되고 있다. 선박에는 추진력 확보와 선내 전력 공급을 동시에 담당할 수 있는 대형 ESS 배터리가 필수적이다. 여기에 거친 해상 환경에서도 안정적으로 작동해야 하는 만큼 배터리 안전성이 최우선 과제로 꼽힌다.
현 단계에서는 삼원계 배터리가 선박용 ESS에도 활용된다. 다만 리튬인산철(LFP) 대비 화재 안정성이 상대적으로 낮다는 한계가 있다. 이에 따라 선박용 ESS를 실증 중인 한화그룹 등은 자동차보다 훨씬 엄격한 기준을 적용해 안전성 검증을 진행하고 있다.
ESS 분야에서 널리 쓰이는 LFP 배터리 역시 대안으로 부각되고 있다. LFP는 삼원계 대비 가격이 저렴하고 열 안정성이 높다는 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮아 장거리 운항이 필요한 선박에는 출력과 효율 측면에서 한계가 있다.
이를 보완할 차세대 배터리로 조선업계가 눈여겨보고 있는게 LTO(리튬티탄산화물) 배터리다. 이 배터리는 양극에 기존 삼원계 소재를 활용하면서도 음극을 흑연 대신 티탄산화물로 구성한게 특징이다. 기존 리튬이온 배터리가 200도 초반에서 열폭주 위험이 있는 반면 LTO는 약 400도까지 견딜 수 있는 높은 안전성을 확보한 것으로 알려졌다.
충전 속도도 강점이다. 기존 흑연 음극은 충·방전 과정에서 수축과 팽창을 반복하지만 티탄산화물은 부피 변화가 거의 없기 때문에 LTO 배터리는 초고속 충전이 가능하다. 조선업계 관계자는 "정박과 출항을 반복하는 선박 특성상 짧은 시간 내 대용량 충전이 필수적"이라며 "전기차 초급속 충전이 200㎾(킬로와트) 수준인 반면 선박용은 최대 10㎿(메가와트) 이상까지 요구되는 사례도 있다"고 설명했다.
국내 배터리 기업 입장에서도 LTO는 새로운 수요처로 떠오를 가능성이 크다. 기존 삼원계 기반 양극재 기술을 활용할 수 있어서다. LG에너지솔루션 등 국내 배터리 기업들도 LTO 배터리 기술에 대한 초기 연구를 진행 중인 것으로 전해졌다.
다만 상용화를 위해서는 해결해야 할 과제도 적지 않다. LTO는 에너지 밀도가 낮아 동일한 부피나 무게 대비 저장 가능한 전력이 제한적이며 흑연보다 가격이 높은 티타늄을 사용해 제조 비용이 증가하는 구조적 한계를 안고 있다. 공정 또한 복잡해 대량 생산 체계 구축이 쉽지 않다는 평가다. 배터리업계 관계자는 "안전성과 충전 속도 측면에서는 분명한 장점이 있지만 경제성과 에너지 밀도 개선 없이는 대규모 상용화에 시간이 필요할 것"이라고 말했다.