삼성·LG·SK, 양산 코앞 '전고체 배터리' 기술 선봬포스코퓨처엠, 고체 전해질로 에너지 밀도 극대화기술 고도화·비용 장벽 돌파 '속도전' 본격화
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11일 국내 배터리 3사를 비롯한 주요 소재 기업들은 서울 코엑스에서 개막한 '인터배터리 2026'에서 전고체 배터리 관련 독자 기술을 선보였다.
전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체 상태인 배터리를 말한다. 배터리가 절단돼도 화재, 폭발 등의 위험성이 낮고, 리튬이온 배터리에 비해 에너지밀도가 높아 부피가 같더라도 더 많은 용량을 담을 수 있다. 니켈·코발트·망간(NCM)과 리튬인산철(LFP) 배터리의 단점으로 지적돼온 전기차 주행거리를 획기적으로 늘릴 수 있어 '꿈의 배터리'라는 별칭을 갖고 있다.
다만 가격을 낮추면서도 성능을 확보하는 기술 개발 경쟁이 치열하게 전개되고 있어 개발 속도가 중요한 변수로 떠오르고 있다. 특히 고체 전해질은 액체 전해질보다 가격이 최대 100배가량 비싸 경제성이 낮다. 향후 기술 고도화와 대량 양산을 통해 비용이 낮아질 가능성은 있지만, 단기간에 기존 리튬이온 배터리보다 가격 경쟁력을 확보하기는 쉽지 않을 것이라는 평가다. 이 때문에 수익성을 확보할 수 있는 방안을 중심으로 배터리기업들이 개발에 열을 올리고 있다.
업계에서는 초기 전고체 배터리 시장 수요는 가전·웨어러블·의료기기 등 소형 제품 중심으로 형성될 것으로 전망하고 있다. 이후 기술 발전과 산업 수요 증가에 따라 전기차, 로봇 분야로 그 수요가 확대될 것이라는 게 업계의 시각이다.
이날 엄기천 포스코퓨처엠 대표 겸 한국배터리산업협회 회장도 전고체 배터리에 대해 "K-배터리가 중국을 추월할 수 있는 차세대 배터리"라며 "기업과 정부가 전략적으로 어떻게 공동으로 개발할지 노력할 것"이라고 강조했다.
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LG에너지솔루션은 차세대 핵심 제품인 전고체 배터리의 단계적 상용화 전략을 추진하고 있다. 2030년을 목표로 휴머노이드 로봇 등 차세대 애플리케이션에 무음극계 전고체 배터리를 우선 적용하고, 이후 적용 영역을 점진적으로 확대한다는 계획이다.
전기차용 전고체 배터리는 기존 흑연 음극을 활용하는 '흑연계 전고체 배터리'를 중심으로 개발하고 있으며, 2029년 초기 상용화를 목표로 하고 있다. 흑연계 방식은 기존 리튬이온 배터리와 소재와 공정 연계성이 높아 양산 안정성과 제조 경쟁력 확보에 유리한 구조로 평가된다.
그동안 전기차용으로 각형 전고체 배터리 개발에 힘써왔던 삼성SDI도 '피지컬 AI'용 파우치형 전고체 배터리 샘플을 최초로 공개했다. 전고체 배터리 기술에는 '솔리드스택(Solid Stack)'이라는 독자 브랜드를 적용했다. 해당 제품은 내년 하반기 양산을 목표로 하고 있으며, 이를 통해 경쟁사보다 약 2년 앞서 시장을 선도하겠다는 전략이다.
SK온도 질세라 황화물계 전고체 배터리를 이번 전시회에서 공개했다. 회사는 지난해 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했으며, 오는 2029년 상용화를 목표로 개발을 진행하고 있다.
박기수 SK온 미래기술원장은 "휴머노이드와 ESS, UAM 등 배터리가 활용되는 영역이 생활 전반으로 확대되면서 안전성은 더 이상 타협할 수 없는 요소가 됐다"며 "SK온은 예방·보호·예측 체계를 통해 배터리 산업의 신뢰성을 높여 나갈 것"이라고 말했다.
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포스코퓨처엠은 미국 전고체 배터리 기업 팩토리얼 에너지와 협력해 개발 중인 전고체 배터리 기술을 전시했다. 회사는 양극재와 음극재, 전해질 등 주요 소재를 모두 자체적으로 개발하고 있다.
포스코퓨처엠은 일반적으로 활용되는 '건식 액상 공법'이 아닌 '습식 액상 공법'을 독자적으로 개발해 양극재를 개발 중이다. 액상 코팅액을 활용해 소재 표면을 균일하게 코팅할 수 있어 두께를 줄이고 저항을 낮춰 고속 충방전에 유리한 것이 특징이다. 음극재 역시 자체 보호 코팅 기술을 적용해 리튬 전착을 통한 박막 리튬메탈 음극을 구현하고 있다. 이를 통해 공정 비용 절감과 함께 성능과 재현성을 높일 수 있다는 설명이다.
엄 회장은 "팩토리얼이 유럽과 미국의 완성차 업체, 특히 슈퍼카 브랜드에 전고체 배터리를 탑재할 계획"이라며 "약 2년 후 시장에 출시될 예정이며 해당 배터리에 포스코퓨처엠 양극재가 적용될 것"이라고 소개했다.
에코프로비엠도 황화물계 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체 전해질을 파일럿 수준인 연산 50톤 규모로 생산하고 있다. 이와 관련한 시제품을 이날 전시장에서 전시했다. 이날 전시회를 찾은 최문호 에코프로비엠 대표는 "핵심 원료인 황화리튬 자체가 매우 비싼 물질은 아니기 때문에 양산 규모가 확대되면 가격이 낮아질 가능성이 있다"고 말했다.
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뉴스웨이 고지혜 기자
kohjihye@newsway.co.kr
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