배터리 3사, 전고체 첫 승부처로 로봇 선택

적자 흐름에서 벗어난 국내 배터리 3사가 로봇용 전고체 배터리를 차기 성장동력으로 삼고 상용화 준비에 속도를 내고 있다. 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리는 액체 전해질 기반 제품보다 안전성과 저장용량을 높일 수 있다. 국내 3사의 양산 목표 시점은 2027년부터 2030년 사이로, 빠르게 성장할 로봇 시장이 전기차 적용에 앞선 시험무대가 될 전망이다.

상용화 초기 전고체 배터리 가격은 리튬이온 배터리의 5~6배로 추정된다. 그러나 로봇은 탑재 용량이 작아 가격 인상 부담이 상대적으로 낮다. 피겨 AI의 5시간 구동 휴머노이드 배터리는 2.3㎾h로 전기차 평균 65㎾h의 약 28분의 1이다. 배터리 비용도 전기차 가격의 40%를 차지하는 반면 테슬라 옵티머스 기준 휴머노이드 배터리팩은 전체 원가의 2% 수준이다.

휴머노이드용 배터리 탑재량 전망치는 2030년 1.37GWh에서 2035년 17.67GWh, 2040년 138.3GWh로 늘어난다. 이 가운데 전고체 배터리는 같은 기간 0.04GWh, 5.65GWh, 76.1GWh로 확대될 것으로 예상된다. 삼성SDI는 2027년 하반기 양산을 목표로 올해 하반기 휴머노이드용 표본을 공급한다. LG에너지솔루션은 로봇 고객사에 원통형 2170 배터리를 공급한 뒤 전고체 제품으로 전환하는 방안을 추진한다. SK온은 2029년 양산을 목표로 기존 리튬이온 생산공정에 전고체 플랫폼을 적용할 수 있는지 확인하며 상품성과 가격 경쟁력을 높이고 있다.

남은 과제는 소재비 절감과 대량생산 공정의 안정화다. 황화물계 고체 전해질은 ㎏당 1500~1800달러, 약 211만~253만원으로 중국의 삼원계 배터리용 액체 전해질 가격인 ㎏당 30위안, 약 6260원보다 단순 비교해 340~400배 비싸다. 고체 전해질이 조금만 들떠도 양극과 접촉하지 않는 빈 공간이 생겨 이온 이동을 방해하는 계면저항이 커질 수 있다. 소형 연구개발 셀의 성능을 대형 양산 셀에서 재현하려면 접촉면을 균일하게 밀착시키고 공정 조건을 정교하게 최적화해야 한다. 더 저렴한 소재의 적용 가능성과 낮은 가격으로 공급할 업체를 확보하는 작업도 병행되고 있다.