의정부소년범죄변호사 [산업이(異)면]‘적자 터널’ 벗어난 배터리 3사, 다음 먹거리 ‘로봇’ 향해 잰걸음…전고체배터리 상용화도 성큼? > 공지사항

의정부소년범죄변호사 ‘적자 터널’에서 벗어난 국내 배터리 3사가 ‘로봇용 배터리’를 차기 성장동력으로 보고 잰걸음을 하고 있다. 로봇 기술의 급속한 발달로 로봇용 배터리 수요가 빠르게 늘 것으로 예상될 뿐 아니라, 차세대 배터리로 꼽히는 전고체 배터리를 전기차에 적용하기 전 상용화를 시험할 무대로도 로봇이 적합하다는 판단 떄문이다. 국내 3사는 빠르면 2027년에서 2030년 전고체 배터리 양산에 돌입할 예정인데, 경제성과 생산 공정을 최적화하는 데에 성공하는지 여부가 성패를 가를 것으로 보인다.
9일 배터리 업계의 설명을 종합하면, 배터리 3사가 전고체배터리의 사용처로 ‘로봇’을 낙점한 데는 경제성 요인이 크게 작용하고 있다. 업계에서는 상용화 초기 전고체 배터리 가격이 리튬이온 배터리의 5~6배에 달할 것으로 추정하는데, 원 목표였던 전기차에 바로 투입하기에는 배터리 용량이 커 가격 부담에 대한 저항이 클 것으로 예상된다. 전고체 배터리란 배터리의 이온이 양극과 음극 사이로 오가는 일종의 ‘통로’인 전해질을 액체에서 고체로 바꿔 안전성·저장용량을 대폭 개선한 배터리를 말한다.
그러나 로봇은 상황이 다르다. 탑재되는 배터리 용량이 적고, 이에 완제품 가격에 미치는 영향도 적다. 미국 인공지능(AI) 로봇 개발사인 ‘피겨 AI’의 휴머노이드 로봇의 배터리 용량(5시간 지속)은 2.3킬로와트시(㎾h)로, 전기차 평균(65㎾h)과 약 28분의 1 수준이다. 전기차 가격 중 배터리 비용은 40%지만, 휴머노이드(테슬라 옵티머스 로봇 기준)의 배터리팩은 전체 원가의 2%로 추정된다.
업계는 로봇 시장이 전고체배터리의 ‘규모의 경제’를 이끌 수요처가 될 수 있다고 보고 있다. SNE리서치는 전 세계 휴머노이드 로봇용 배터리 탑재량이 2030년 1.37기가와트시(GWh)에서 2035년 17.67GWh, 2040년 138.3GWh로 증가할 것으로 전망했다. 이 중 전고체 배터리 탑재량은 2030년 0.04GWh, 2035년 5.65GWh, 2040년 76.1GWh로 추정된다. 전고체 배터리의 비중이 미미하게 출발해 2040년에는 절반 수준까지 커질 것으로 보는 셈이다.
배터리 3사는 전고체 배터리에 다른 전략을 취하고 있다. 삼성SDI는 빠른 전고체 배터리 양산으로 시장 선점 전략을 목표로 한다. 3사 중 가장 빠른 2027년 하반기를 양산 시점으로 잡고, 올해 하반기에는 휴머노이드용 표본 공급을 진행할 예정이다. LG에너지솔루션은 로봇 고객사에 기존의 원통형 배터리(2170 배터리)를 공급하면서 향후 이를 전고체 배터리로 전환해 나갈 것으로 보인다. 2029년 양산을 목표로 하는 SK온은 리튬이온 배터리 생산 공정에 전고체 배터리 플랫폼 적용 가능성을 확인하는 등 상품·가격 경쟁력을 높이는 데 주력하고 있다.
전고체배터리가 상용화하려면 경제성과 양산성 두 가지 과제를 모두 해결해야 한다. 당장 높은 소재 비용을 어떻게 줄이느냐가 관건이다. 현재 전고체 배터리의 전해질로 사용되는 황화물계 전해질 가격은 ㎏당 1500~1800달러(약 211만~253만원) 수준이다. 반면 삼원계 배터리에 사용되는 액체 전해질의 가격은 중국에서 ㎏당 30위안(약 6260원)으로, 단순 ㎏당 가격 비교로 340~400배 수준의 차이다.
대량 생산을 위한 생산 공정 조건 최적화 과정도 필요하다. 고체 전해질은 조금만 들떠도 빈 곳이 생겨 양극과 전해질의 접촉이 불완전해질 수 있다. 이 경우 두 물질의 경계면에서 이온 이동을 방해하는 ‘계면 저항’이 커진다. 해법은 양극과 전해질의 접촉면을 최대한 고르게 만들고 밀착 상태를 유지하는 것이지만 이를 대형 셀에서도 균일하게 구현하면서 양산성을 확보하기는 쉽지 않다.
한 배터리 업계 관계자는 “연구개발 단계의 소형 셀에서 구현된 성능을 대형 양산 셀에서도 구현하려면 공정 전반의 안정화가 중요하다”며 “생산 전반의 공정 조건을 정교하게 최적화하는 데 집중하고 있다”고 말했다. 이어 “값이 더 싼 소재를 실제 적용할 수 있는지, 더 낮은 가격에 공급할 수 있는 업체가 있는지 계속 살피고 있다”고 말했다.
중국 공산당 전·현직 지도부의 여름 휴가를 겸한 비공식 모임인 ‘베이다이허 회의’에 초청받은 전문가들에는 입자물리학 등 기초연구 분야 과학자와 반도체 전문가가 포함됐다. 실무 성과가 있는 엔지니어들도 참여해 중국 과학계의 나아갈 방향에 대해 토론했다.
신화통신은 10일 당 중앙위원회와 국무원의 초청으로 기초연구, 전략 첨단기술, 철학 및 사회과학 분야 전문가와 인재 60명이 지난 1~7일 베이다이허 휴가에 참석했다고 보도했다. 신화통신은 “과학기술 자립과 철학·사회과학의 번영이라는 다음 여정을 힘차게 시작하도록 독려하는 강력한 메시지”라며 참여한 전문가들의 목소리를 전했다.
올해 최연소 참가자인 위안양 칭화대 교차정보연구원 원장조리(부교수)는 “기초연구 종사자로서 나는 당과 국가가 과학·기술 인재에 보내는 신임과 기대를 깊이 느끼고 있다”며 “기초연구는 일반적으로 주기가 길고 어떤 것은 단시간 내에 뚜렷한 성과를 내기 어렵기도 하다. 그러나 당 중앙의 중시는 우리가 고생을 견딜 힘과 아무도 없는 곳에 진입할 용기를 줬다”고 말했다.
위안양은 미국 코넬대에서 박사학위를 받은 기계학습 분야 연구자다. 현재 인공지능(AI)을 이용해 전통 중국의학(중의학)에 수학적 형식을 도입해 체계화하는 작업을 연구하고 있다. 중국은 보건정책 차원에서 중의학의 업그레이드를 추진하고 있다.
차오전 중국과학원 고에너지물리연구소 연구원은 쓰촨성의 라쏘 천문대를 예로 들면서 “이 대규모 과학 시설은 국제적으로 선도적인 과학 연구 플랫폼일 뿐만 아니라 젊은 인재를 육성하는 실질적인 수련장”이라고 말했다. 고에너지물리학은 우주를 구성하는 물질의 가장 기본적인 구성 요소를 연구하는 학문이다. 소립자 물리학으로도 불린다.
이밖에 기초연구 분야 전문가로서 천위안류 저장대 기계공학과 부학장, 탄톈웨이 베이징화학기술대학교 총장 등이 참여했다.
쑤취안커 홍콩과학기술대 수석 엔지니어(실무교수)는 “논문·직함·학력 등을 따지는 관행 타파에 속도를 붙이고, 과학 교육계의 ‘직책’ 정리를 계속해야 한다”며 “연구 종사자들이 고생스러운 자리에 기꺼이 앉고, 용감하게 ‘나무를 심는 사람’, ‘우물을 파는 사람’이 되도록 독려해야 한다”고 말했다. 쑤 교수는 산·학 협력에 중점을 둔 직책인 제1기 중국 ‘국가 탁월 엔지니어’로 선정된 인물이다.
신화통신은 40년 동안 사막화 방지 연구를 했다는 쉬셴잉 간쑤성 사막화 방지 연구소의 2급 연구원도 참석했다고 소개했다.
신화통신은 중국이 최근 적극적으로 육성 중인 반도체 분야 참석자의 목소리도 전했다. 차이수쥔 중국전자과학기술그룹 수석과학자는 “15차 5개년 계획(2026~2030년) 시기는 집적회로 산업의 도약적 발전을 위한 핵심적 시기”라면서 “우리는 학문의 최전선에 서서 산·학·연 융합 채널을 열고, ‘차보쯔’(목을 조르는 핵심 기술) 난제 돌파를 가속해 자주적 혁신 능력을 높이며, 강국 건설에 견실한 ‘반도체 뒷받침’을 제공해야 한다”고 말했다.
스젠중 중국정법대 데이터법연구소 소장은 “국가 통치는 원칙에 기반하고, 안정 유지는 기준에 달려 있다”며 “(제15차 5개년 계획 기간 동안) 기술 혁신과 공정 경쟁을 수호하며, 고품질 발전을 보장하고, 더 높은 수준의 사회주의 법치 국가 건설에 기여할 것”이라고 말했다.

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