전고체로 눈 돌린 배터리 3사, 미래 시장 선점 나선다

[빅데이터뉴스 장소영 기자] LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 등 국내 배터리 3사는 전고체 배터리 생산 기술 개발과 양산 준비에 속도를 내고 있다. 휴머노이드 로봇이 세계적인 관심을 받고 있음은 물론 경쟁력을 잃어가고 있는 전기차(EV) 배터리 시장의 대체제로 주목받으면서 '전고체 배터리'로 배터리사가 시선을 돌리고 있다는 모양새다.

26일 업계에 따르면 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 전지에 대한 수요가 높아지고 있는 상황에서 전고체 전지 상용화 경쟁도 치열해지고 있다. 시장조사업체 SNE리서치는 전고체 전지 시장 규모가 2022년 2750만 달러(390억8850만원)에서 2030년 400억 달러(56조8560억원)까지 급성장할 것이라고 내다봤다.

전고체 전지는 리튬이온전지의 핵심 소재 중 하나인 전해질이 액체가 아닌 고체인 전지다. 유기 용매가 없어 불이 붙지 않는 성질로 인해 화재 위험을 낮추고 에너지 밀도를 높일 수 있는 기술의 결집체다. 전기자동차는 물론 휴머노이드 로봇 등 신규 수요처 확대로 상용화 기대가 커지고 있다.

이에 국내 배터리 3사는 일제히 전고체 배터리 기술 확보에 나섰다.

삼성SDI는 2022년에 경기도 수원시 영통구에 위치한 SDI연구소 내에 전고체 전지 파일럿 라인(S라인)을 착공했다. 2027년 상용화를 목표로 양산성을 점검 중이다. 지난해 10월에는 BMW와 전고체 배터리 실증을 위한 공동 업무협약(MOU)을 체결했고 지난해 2월 현대차·기아와 로봇 전용 배터리 공동 개발 MOU를 체결한 바 있다.
LG에너지솔루션과 SK온 역시 전고체 배터리 사업에 박차를 가하는 중이다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 동시에 개발 중이다. 특히 지난해 9월 황화물계 전고체 배터리 개발을 위한 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했다. 에너지 밀도 800Wh/L 전고체 배터리 상용화를 목표로 개발을 진행하고 있으며 장기적으로는 1000Wh/L까지 달성하겠다는 방침이다.

LG에너지솔루션은 지난 4분기 실적 발표를 통해 전고체 배터리 상용화 계획을 내세웠다. LG에너지솔루션은 2029년까지 EV용 '흑연계 전고체 배터리'를, 2030년까지는 휴머노이드 로봇용 '무음극계 전고체 배터리'를 상용화할 계획이다.

흑연계 전고체 배터리는 기존 흑연 음극재를 활용해 구조적 안정성과 양산성 확보에 유리하다. 무음극계 방식은 음극재 없이 집전체만을 활용해 부피당 에너지 밀도를 극대화할 수 있어 공간 제약이 엄격한 휴머노이드 로봇의 구동 시간을 높이는 데 최적화된 기술로 꼽힌다.

증권가에서는 휴머노이드 로봇이 보급이 시작되면 그 비중이 폭발적으로 늘어날 것으로 전망했다. SNE리서치에 따르면 글로벌 휴머노이드 누적 보급 대수는 2030년 69만대에서 2040년 5330만대로 약 80배 늘어날 것으로 전망했다. 특히 2040년엔 가정용 비중이 53%로 커지며 안전성 니즈가 강해져, 휴머노이드용 배터리에서 전고체 비중이 2040년 68%까지 확대될 수 있다고 추정했다.

김명주 신한투자증권 연구원은 보고서를 통해 “전고체 배터리는 더 이상 ‘꿈의 배터리’가 아니라 2030년 이후 미래 고사양 시장에서 본격 채택될 기술”이라고 말했다.

장소영 빅데이터뉴스 기자 jang@thebigdata.co.kr