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전고체 배터리 상용화, 이젠 초읽기…소재 공급망 꿈틀

주요 기업들의 전고체 배터리 양산 시점이 가까워지면서 핵심 소재 공급망도 구체화되고 있다. 상용화 가능성을 두고 의견이 갈리던 과거와 달리, 업계 양산 계획에 맞춰 앞단인 소재부터 설비투자가 본격화되는 모습이다. 9일 배터리 업계에 따르면 국내외 기업들이 전고체 배터리 핵심 소재 양산 확대를 준비 중이다. 전고체 배터리는 리튬이온배터리와 달리 고체 전해질을 사용해 화재 안전성을 크게 높이면서도 혹서·혹한 환경에서도 성능이 유지되고, 에너지 밀도는 2배 이상 높일 수 있을 것으로 기대를 받는다. 이런 점 때문에 이전부터 '꿈의 배터리'로 불렸지만, 제조 난이도가 높아 기업들의 양산 계획이 계속 지연돼왔다. 하지만 최근 들어서는 양산이 가시권에 들어왔다는 평가가 나온다. 국내 기업인 삼성SDI를 비롯해 토요타, CATL 등 주요 기업들이 제시한 전고체 배터리 출시 예상 시점은 2027년 이후다. 업계에서는 이를 전후해 실제 양산 성공 사례가 등장할 가능성에 주목하고 있다. 특히 고체 전해질 3대 유형 가운데 시장의 주류로 꼽히는 황화물계 고체 전해질과, 그 핵심 원료인 황화리튬을 중심으로 증산 움직임이 빨라지고 있다. 이수스페셜티케미컬은 황화리튬 생산능력(CAPA) 확대를 위해 2029년까지 대규모 투자를 계획하고 있다. 이에 울산 온산 공장을 데모 플랜트 규모를 넘어 상업화 플랜트로 확장하는 작업에 지난해 9월 착수했다. 수요 기업 사업 계획에 맞춰 CAPA 확대를 점진적으로 추진할 계획으로, 올해는 기존 40톤에서 150톤까지 CAPA 확대가 예정돼 있다. 정부도 최근 전략 산업을 지원하는 '국민성장펀드'를 통해 이 증설에 1천억원 규모 장기 저리 대출을 지원키로 했다. 일본 이데미츠고산도 토요타와 함께 황화리튬과 고체 전해질 양산을 추진 중이다. 황화리튬 공장은 내년 6월까지 설립한다는 계획이다. 지난달부터는 고체 전해질 파일럿 규모 생산을 위한 설비 투자에 착수했다. 고체 전해질은 주요 배터리 소재 기업들의 투자가 활발하다. 에코프로비엠은 연 CAPA 40톤 규모 파일럿 라인을 운영 중이다. 내년엔 고객사 일정에 맞춰 양산 준비에 착수할 계획이다. 증산 규모는 300톤 수준으로 알려져 있다. 롯데에너지머티리얼즈도 연 CAPA 70톤 규모 파일럿 라인을 운영하고 있으며, 전고체 배터리 기업과의 협력 하에 1GWh 규모로 증설을 검토하고 있다. 스타트업들의 사업 확장도 본격화하고 있다. 국내 스타트업인 솔리비스는 지난해 11월 연 CAPA 최대 42톤 규모 횡성 1공장을 준공했다. 2공장 설립을 위한 투자 유치도 추진하고 있으며, 올해 착공을 고려하고 있다. 미국 스타트업 솔리드파워도 한국에 500톤 규모 고체 전해질 CAPA 확보를 위한 합작 투자를 계획하고 있다고 발표했다. 회사는 현재 미국 콜로라도주에 CAPA는 30톤으로, 올해 말까지 75톤 규모로 확장이 예정돼 있다. 기존보다 한층 본격적인 증산에 나선 셈이다. 업계에서는 이 같은 소재 설비 투자가 완료되면 규모의 경제 효과를 통해 전고체 배터리의 가격 경쟁력도 크게 개선될 것으로 보고 있다. 최근 고성능 배터리 수요가 빠르게 성장할 것으로 전망되는 로봇 시장이 초기 수요를 견인할 것이란 관측도 나온다. 안회수 DB증권 연구원은 지난 1월 보고서에서 “현재 황화리튬이 kg당 250달러 기준으로 1kwh에 필요한 고체 전해질 원재료는 액체전해질 원재료 대비 약 50~60배 비싸다”며 “소재 가격은 양산 체제 구축으로 10~20배까지 낮출 수 있을 것”이라고 전망했다. 이어 “전고체 배터리 양산에 있어 병목은 계면 임피던스, 저온 성능, 황화리튬 가격”이라며 “(전기차 대비)로봇은 해당 문제들을 비교적 감당할 수 있는 환경이기 때문에 전고체 배터리 적용을 2027~28년으로 앞당길 수 있다”고 분석했다. 김명주 신한투자증권 연구원도 지난달 26일 보고서에서 2040년 기준 휴머노이드용 배터리의 68%는 전고체 배터리가 차지할 것으로 내다봤다. 신동욱 솔리비스 대표도 “고체 전해질 연간 생산 및 판매 규모가 수십톤까지 성장하면 액체 전해질 대비 가격이 약 20배 수준, 수백톤 정도로 확대되면 10배 수준 가격을 형성할 것으로 보고 있다”며 이같은 전망에 힘을 실었다. 다만 현재로선 로봇업계가 당장 전고체 배터리를 채택하려 하기보다, 대량 생산을 통한 가격 인하를 희망하는 상황이라고 짚었다. 신 대표는 “로봇 기업들과 배터리 기업들이 협상하는 과정에서 거론되는 단가를 보면, 업계가 수용하기엔 굉장히 낮은 수준”이라고 말했다.

2026.03.09 10:26김윤희 기자

삼성SDI, BMW 전기차로 '전고체' 배터리 실증한다

삼성SDI가 독일 프리미엄 완성차 브랜드 BMW, 미국 배터리 소재 전문업체 솔리드파워와 전고체 배터리의 자동차 탑재를 위한 기술 검증 프로젝트를 공동 추진한다. 삼성SDI는 최근 BMW, 솔리드파워와 전고체 배터리 개발 및 실증을 위한 '3자 업무 협약'을 체결했다고 31일 밝혔다. 이번 협약을 통해 삼성SDI는 솔리드파워가 개발한 고체 전해질을 활용해 에너지 밀도와 안전성을 더욱 높인 전고체 배터리 셀을 공급하고, BMW는 이를 기반으로 전고체 배터리 모듈과 팩을 개발해 실증에 나설 예정이다. 3사는 BMW의 차세대 테스트 차량에 전고체 배터리를 탑재해 실제 성능을 검증하는 것을 최종 목표로 한다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리에 사용하는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 기존 배터리 대비 안전성은 더욱 뛰어나고 높은 에너지 밀도의 구현이 가능해 전기차에 탑재 시 같은 용량의 리튬이온 배터리보다 더 가벼우면서 주행거리는 늘릴 수 있다. BMW와 솔리드파워는 지난 2016년부터 장기간 협력을 지속해왔다. 지난 5월에는 전기차 모델 'i7'에 전고체 배터리를 탑재하고 도로 주행 실증에 착수하기도 했다. 여기에 삼성SDI의 전고체 배터리도 실증 대상으로 추가된 것이다. 삼성SDI는 BMW와의 오랜 파트너십으로 쌓아온 신뢰와 함께 전고체 배터리 기술력을 인정받았다고 덧붙였다. 양사는 지난 2009년 BMW가 전기차 배터리 공급 업체로 삼성SDI를 선택한 이래 장기간에 걸쳐 긴밀한 협력관계를 구축해 왔다. 고주영 삼성SDI ASB사업화추진팀장(부사장)은 "배터리의 기술 경쟁력이 곧 전기차의 혁신으로 이어진다"며 "BMW, 솔리드파워와 같은 훌륭한 글로벌 파트너와 긴밀하게 기술 협력을 이어가며 전고체 배터리의 상용화에 앞장설 것"이라고 말했다. 마틴 슈스터 BMW그룹 배터리셀·셀모듈 담당 임원은 "삼성SDI가 동참함으로써 차세대 배터리 셀 기술 개발을 한층 가속화할 수 있게 다"라며 "이번 글로벌 협력은 최첨단 배터리 기술을 제공하고자 하는 BMW의 궁극적인 목표를 다시 한번 입증하는 사례가 될 것"이라고 말했다. 존 반 스코터 솔리드파워 최고경영자(CEO)는 "삼성SDI, BMW와 함께 전고체 배터리 개발을 진행하게 돼 기쁘다"며 "글로벌 완성차 및 배터리 부문의 선도 기업들과 협력을 통해 전고체 배터리 기술의 상용화를 위해 노력하겠다"고 말했다. 삼성SDI는 지난 2023년 3월 국내 배터리 업계 최초로 전고체 파일럿 라인을 수원 SDI연구소에 구축한 뒤 2023년 말부터 시제품 생산에 돌입, 현재 여러 고객사에 샘플을 공급하고 테스트를 진행 중이다. 또한 배터리 셀 대형화를 통해 매년 용량을 증가시켜 왔으며 제조기술과 공급망 수립 등 전고체 배터리 양산을 위한 과제들을 진행하고 있다. 회사는 주요 타겟인 전기차뿐 아니라 높은 에너지 밀도를 요구하는 로봇 등 신규 시장에서도 전고체 배터리를 적용할 수 있을 것으로 기대됨에 따라 최근 잠재 고객들과 협의를 이어가며 양산을 추진 중이다.

2025.10.31 08:59김윤희 기자

벤츠 이어 BMW도 전고체 배터리 탑재 차량 도로 실증 나서

BMW 그룹이 솔리드파워 전고체 배터리 셀을 BMW i7 탑재하고 도로 주행 실증에 나선다. 20일(현지시간) BMW는 솔리드파워의 황화물계 전고체 배터리 셀을 배터리 팩으로 제작해 BMW i7에 탑재하고, 도로 주행을 통해 데이터를 확보할 계획이라고 밝혔다. 이번 프로젝트의 목적은 전고체 배터리가 실제 주행 환경에서 어떻게 작동하는지를 평가하는 데 있다. 셀 팽창 관리, 작동 압력 제어, 온도 조건 조정 등 주요 기술 과제가 실증의 핵심이다. BMW에 따르면 i7 테스트 차량에 통합된 콘셉트 배터리는 검증된 Gen5 구성 원리(모듈 내 각형 셀)와 솔리드파워 전고체 배터리 셀 통합을 위한 새로운 모듈 콘셉트를 결합했다. BMW와 솔리드파워는 2016년부터 기술 협력을 지속해왔으며, 2021년 파트너십 강화를 위해 투자를 단행했다. 2022년 말에는 전고체배터리 기술 개발을 위한 이전 및 연구 협약을 체결한 바 있다. 솔리드파워는 2023년 말 BMW에 전고체 배터리 첫 A-샘플을 생산해 공급했다. BMW는 솔리드파워 기술을 기반으로 독일 파르스도르프에 위치한 배터리셀 생산 컴피턴스 센터(CMCC)에서 자체 파일럿 생산라인을 구축하고 있다. 이 생산라인은 미국 솔리드파워로부터 받은 연구개발 라이선스를 바탕으로 운영된다. 마틴 슈스터 BMW 배터리 셀·모듈 부문 부사장은 "BMW i7 전고체 배터리 테스트 차량은 BMW 그룹의 기술 개방적인 사고방식을 보여주는 완벽한 사례"라며 "새로운 배터리 셀 기술 개발을 지속적으로 발전시키고 있으며, 솔리드 파워와 같은 중요한 파트너들과 함께 노하우를 확장하고 있다"고 말했다. 한편, 앞서 지난 3월 메르세데스-벤츠도 팩토리얼 에너지 배터리를 탑재한 차량으로 도로 주행 실험을 진행했다. 전고체 배터리는 에너지 밀도가 높고 화재 위험이 낮아 '꿈의 배터리'로 불리고 있지만, 생산 단가가 높아 프리미엄 전기차 위주로 적용될 확률이 높다. 한국에서는 삼성SDI가 2027년 상용화를 목표로 준비하고 있다.

2025.05.21 09:09류은주 기자

전고체 배터리 경쟁↑…한·중·미·일 '기술 패권' 누가 먼저 잡나

국내 최대 배터리 행사 '인터배터리'가 한중 배터리 전쟁의 축소판으로 주목받는 가운데, '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 기술 선점을 둘러싼 국가 간 경쟁에도 관심이 집중되고 있다. 2일 업계에 따르면 삼성SDI는 작년 인터배터리에서 전고체 배터리 로드맵을 공개한 데 이어 올해도 전고체 배터리 개발 업데이트 현황을 소개할 예정이다. 삼성SDI는 국내 배터리3사 중 가장 빠른 2027년을 목표로 전고체 배터리 상용화를 추진하고 있다. SK온은 2028년 시제품 생산, LG에너지솔루션은 2030년 상용화를 목표로 개발 중이다. 이차전지 소재업체 에코프로도 올해 인터배터리에서 처음으로 전고체용 신소재 개발 로드맵을 공개할 예정이다. 전고체 배터리는 아직 시장을 선점한 기업이 없다. 원천 기술 특허 경쟁력만 보자면 일본이 압도적으로 우세하지만, 노동집약적 산업에 강한 우리나라와 중국이 빠르게 추격하고 있다. 중국에서는 세계 최대 배터리 업체 CATL과 세계 최대 전기차 업체 BYD가 전고체 배터리 개발에 앞장서고 있다. 산화물계 전고체 배터리와 반고체 배터리에 주력하던 중국은 최근 대세로 자리잡은 황화물계 전고체로 방향을 틀어 집중하고 있다. 최근 BYD는 2027년 황화물계 전고체 배터리 시험 생산을 시작해 2030년부터 대량 생산에 들어가겠다는 계획을 밝혔다. 현재 BYD는 20Ah 및 60Ah 용량의 전고체 배터리를 파일럿 생산 중이다. CATL 역시 황화물 기반 전고체 배터리 생산을 목표로 하고 있으며, 최근 관련 연구개발(R&D) 인력을 1천명 이상 늘린 것으로 알려졌다. 2027년까지 소량 생산을 목표로 하고 있다. 일본에서는 토요타가 가장 먼저 상용화할 가능성이 높다. 토요타는 2027년과 2028년 대량 생산을 목표로 하고 있는데, 실제 탑재한 차량을 선보이는 시점이라면 일본이 가장 먼저 대량 생산에 성공할 것이란 관측도 있다. 미국에는 전고체 스타트업 삼총사로 불리는 솔리드파워, 팩토리얼에너지, 퀀텀스케이프 등이 개발을 주도하고 있다. 메르세데스-벤츠와 협업 중인 팩토리얼 에너지는 최근 전고체 배터리 시제품을 탑재한 EQS 도로 주행 결과를 발표하기도 했다. 팩토리얼 에너지는 기존 EQS 리튬 이온 배터리 대비 최대 25% 주행거리가 증가했으며, 최대 1천km 주행이 가능하다고 밝혔다. 솔리드 파워는 SK온, BMW, 포드와 협력하고 있으며, 전고체 배터리 시제품을 생산해 테스트를 진행 중이다. 구체적인 양산 시점을 밝히진 않았으며, 올해 목표로 전해질 성능 향상과 파일럿 제조라인 설치와 샘플 생산규모를 늘리겠다고 제시했다. 폭스바겐 지원을 받는 퀀텀스케이프도 올해 대량의 샘플을 생산하고, 고객사 테스트를 위한 QSE-5 B1 샘플 출하를 목표로 한다고 밝혔다. 퀀텀스케이프는 2026년 상용화를 목표로 제시했다. 다만, 보고서 말미에는 기술적 문제 등으로 이러한 목표가 지연될 가능성이 있다는 점에 대해 길게 명시했다. 업계 관계자는 "업체마다 양산 시기를 다르게 내세우고 있지만, 샘플이 아닌 대량 생산된 전고체 배터리가 탑재된 차량이 시장에 출시되는 시점을 기준으로 하면 2030년이 가장 경쟁이 치열해지는 시점일 것"이라며 "그때가 되면 옥석이 가려져 일부 기업만 살아남고, 기술력이 부족한 업체들은 사라질 가능성이 높다"고 관측했다.

2025.03.02 08:30류은주 기자