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전고체 배터리: 차세대 배터리 기술의 격전지

배터리 기술의 혁신은 전기차와 신재생에너지 시대를 앞당기는 핵심 요소입니다. 그 중에서도 '전고체 배터리'는 현재 리튬이온 배터리의 한계를 뛰어넘을 수 있는 '꿈의 배터리'로 주목받고 있습니다. 최근 한국, 중국, 일본을 중심으로 전고체 배터리 개발 경쟁이 치열해지고 있어, 이에 대한 현황과 전망을 살펴보고자 합니다.

전고체 배터리 기술 전쟁의 배경

전고체 배터리가 주목받는 이유는 크게 세 가지입니다.

첫째, 안전성입니다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하기 때문에 발화 위험이 현저히 낮습니다[1].

둘째, 에너지 밀도가 높습니다. 이론적으로 현재의 리튬이온 배터리보다 2-3배 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있어, 전기차의 주행거리를 크게 늘릴 수 있습니다[1].

셋째, 충전 속도가 빠릅니다. 고체 전해질의 특성상 빠른 충전이 가능해 전기차의 충전 시간을 대폭 단축할 수 있습니다.

이러한 장점들로 인해 전고체 배터리는 차세대 배터리 기술의 선두주자로 떠올랐고, 글로벌 기업들의 개발 경쟁이 치열해지고 있습니다.

주요 업체 동향

한국

삼성SDI는 2027년 양산을 목표로 전고체 배터리 개발에 박차를 가하고 있습니다. 현재 5개 고객사에 샘플을 공급하며 평가 중이며, 업계 최고 수준인 900Wh/L의 에너지 밀도를 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다[1].

LG에너지솔루션은 2030년까지 황화물계 전고체 배터리를 상용화한다는 계획을 발표했습니다[1].

SK온은 2028년 상용화 시제품 출시를 목표로 하고 있으며, 내년 하반기에는 황화물계 고체 배터리 파일럿 라인을 준공할 예정입니다[1].

중국

중국 정부는 전고체 배터리 개발에 약 60억 위안(약 1조1천270억원)을 투자하겠다고 밝혔습니다[7]. CATL, BYD 등 주요 배터리 기업들이 전고체 배터리 개발에 참여하고 있습니다.

CATL은 2027년 전고체 배터리를 소량 생산하고 이후 대량 생산 체제를 구축한다는 계획입니다[2].

일본

도요타는 2027~2028년을 전고체 배터리 탑재 차량 출시 목표로 잡고 있습니다[12]. 일본 기업들은 전고체 배터리 관련 특허 출원에서 세계 전체의 약 절반을 차지하고 있어 기술력에서 앞서 있는 것으로 평가됩니다[12].

닛산은 2028년에 전고체 배터리 대량 생산을 시작한다는 구상을 가지고 있습니다[12].

주요 시사점

1. 기술 혁신의 중요성: 전고체 배터리 개발은 단순한 성능 개선을 넘어 배터리 산업의 판도를 바꿀 수 있는 혁신적인 기술입니다. 지속적인 R&D 투자와 혁신이 필요합니다.

2. 정부 지원의 필요성: 중국과 일본 정부가 적극적으로 전고체 배터리 개발을 지원하고 있는 만큼, 한국 정부도 더욱 적극적인 지원 정책이 필요합니다.

3. 국제 경쟁력 확보: 전고체 배터리 기술은 미래 자동차 산업과 에너지 저장 시스템의 핵심이 될 것입니다. 이 분야에서의 경쟁력 확보는 국가 경제에 큰 영향을 미칠 것입니다.

4. 산학연 협력의 중요성: 전고체 배터리 개발에는 다양한 분야의 기술이 필요합니다. 기업, 대학, 연구소 간의 긴밀한 협력이 필수적입니다.

한국이 나아가야 할 방향

1. R&D 투자 확대: 정부는 2028년까지 전고체를 포함한 차세대 배터리 지원에 1172억 원을 투입할 예정이지만, 이는 중국 정부 지원금의 10분의 1 수준에 불과합니다[20]. 더 과감한 투자가 필요합니다.

2. 인재 양성: 전고체 배터리 개발에 필요한 전문 인력을 양성하기 위한 교육 프로그램을 확대해야 합니다.

3. 국제 협력 강화: 일본 기업들이 보유한 전고체 배터리 관련 특허를 활용할 수 있는 방안을 모색해야 합니다. 국제 공동 연구 프로젝트 등을 통해 기술 격차를 줄여나가야 합니다.

4. 소재 기술 확보: 전고체 배터리의 핵심인 고체 전해질 개발에 주력해야 합니다. 국내 기업들의 고체 전해질 기술 개발을 적극 지원해야 합니다.

5. 실증 사업 확대: 전고체 배터리의 실제 성능과 안전성을 검증할 수 있는 대규모 실증 사업을 추진해야 합니다.

향후 전망

전고체 배터리 시장은 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 글로벌 전고체 전지 시장은 2020년 6,160만 달러에서 2027년 4억 8,250만 달러로 연평균 34.2%의 성장률을 보일 것으로 전망됩니다[29].

하지만 전고체 배터리의 상용화까지는 아직 몇 가지 기술적 과제가 남아있습니다. 고체 전해질의 이온 전도도 개선, 전극과 전해질 간 계면 저항 감소, 대량 생산 기술 확보 등이 주요 과제입니다.

또한 가격 경쟁력 확보도 중요한 과제입니다. 현재 전고체 배터리의 생산 비용은 기존 리튬이온 배터리보다 높습니다. 상용화를 위해서는 생산 비용을 낮추는 기술 개발이 필요합니다.

이러한 과제들을 해결하고 나면, 2030년 전후로 전고체 배터리의 본격적인 상용화가 시작될 것으로 예상됩니다. 하지만 전고체 배터리가 기존의 리튬이온 배터리를 완전히 대체하기까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 보입니다.

SNE리서치는 2030년 전 세계 전고체 배터리 용량이 전체 배터리 용량의 0.08%에 그칠 것이라는 전망을 내놓기도 했습니다[7]. 이는 전고체 배터리의 상용화가 점진적으로 이루어질 것임을 시사합니다.

결론적으로, 전고체 배터리는 미래 배터리 기술의 중요한 한 축을 담당할 것입니다. 하지만 동시에 다른 차세대 배터리 기술들(예: 리튬황 배터리, 리튬공기 배터리 등)과의 경쟁도 치열해질 것으로 예상됩니다. 따라서 전고체 배터리에만 집중하기보다는 다양한 차세대 배터리 기술에 대한 균형 있는 투자와 개발이 필요할 것입니다.

한국의 배터리 산업이 글로벌 경쟁에서 살아남기 위해서는 정부, 기업, 학계가 힘을 모아 지속적인 기술 혁신을 이뤄내야 합니다. 전고체 배터리는 그 혁신의 최전선에 있는 기술입니다. 우리나라가 이 분야에서 선도적 위치를 차지할 수 있도록 모든 역량을 집중해야 할 때입니다.



출처
[1] 미래의 꿈, 전고체 배터리 전쟁 시작됐다 - 이코노믹리뷰 https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=529066
[2] '꿈의 배터리' 한중일 삼국지…정부도 가세해 주도권 경쟁 치열 - 연합뉴스 https://www.yna.co.kr/view/AKR20240913147500003
[3] “전고체 대량 양산 실현”…한화, '초고압 롤 프레스' 장비 개발 착수 https://www.etnews.com/20240930000300
[4] 정부, 전고체 배터리 R&D지원 예산 늘린다 - 서울경제 https://www.sedaily.com/NewsView/2DD1FNIXUY
[5] 도요타 선전포고에 전고체 배터리 전쟁 가열 - 한국경제 https://www.hankyung.com/article/2020121101431
[6] “게임 체인저 잡아라” 한중일 '전고체 배터리' 영토 전쟁에 뛰어들다 https://www.insightkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=200922
[7] "'꿈의 배터리' 잡아라"…中日 정부 앞다퉈 지원하는데 한국은 https://www.kita.net/board/totalTradeNews/totalTradeNewsDetail.do;JSESSIONID_KITA=54D4C61E4F854070C404793D1305B4DB.Hyper?no=84054&siteId=1
[8] 라이벌 구도로 보는 '전고체 배터리'의 미래 [긱스] - 한국경제 https://www.hankyung.com/article/202210252048i
[9] 중국의 전고체 배터리 기술 추격, 한중일 배터리 전쟁 가열 - 한국경제TV https://www.wowtv.co.kr/NewsCenter/News/Read?articleId=A202404230158
[10] '꿈의 배터리' R&D 본격화…현대차·LG엔솔·한화 참여 - 전자신문 https://www.etnews.com/20240804000062
[11] '생존 위기' K배터리는 기술 전쟁 중…'전고체 배터리' 한중일 삼국지 https://v.daum.net/v/20250115172605995
[12] [산업이지] '꿈의 배터리' 둘러싼 한·중·일 삼국지…전고체 배터리가 ... https://www.khan.co.kr/article/202406090800021
[13] '꿈의 배터리' 전고체 한중일 상용화 전쟁 - 헤럴드경제 https://mbiz.heraldcorp.com/view.php?ud=20240429050414
[14] [모빌리티 세상읽기]㉙ '총성'없는 韓·日 전고체 배터리 개발 전쟁 https://www.opinionnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=65552
[15] 화재 위험성 낮은 꿈의 배터리, 韓中日 전쟁 격화 - 프라임경제 https://m.newsprime.co.kr/section_view.html?no=655911
[16] 전고체 배터리 전쟁 - 네이버 블로그 - NAVER https://blog.naver.com/ranto28/222806950749
[17] [2025년 최신] 전고체배터리 관련주 & 테마주 24종목 총정리 https://alphasquare.co.kr/home/theme-factor?theme-id=333
[18] 정부, '전고체' 등 차세대 배터리 R&D 추진 - 지디넷코리아 https://zdnet.co.kr/view/?no=20240311104118
[19] [PDF] 2024 이차전지 및 배터리산업 기술개발 동향과 시장전망 (Ⅱ) https://www.irsglobal.com/img_up/shop_pds/irsglobal1/design/pdf/830.pdf
[20] 정부, 전고체 배터리 R&D지원 예산 늘린다 - Daum https://v.daum.net/v/20240816175435759
[21] 전고체 전지 개발 동향 | 국내연구자료 | KDI 경제교육·정보센터 https://eiec.kdi.re.kr/policy/domesticView.do?ac=0000182856&issus=S
[22] K-배터리 기술 분야 경쟁력 동향과 미래 모빌리티 부품/소재 R&D분석 https://www.knin.co.kr/FrontStore/iGoodsView.phtml?iGoodsId=2312663
[23] 전고체전지 상용화 핵심 '저압 구동' 원리 찾았다 - 동아사이언스 https://m.dongascience.com/news.php?idx=62409
[24] 상위 10개 전고체 배터리 회사 - Lithium Battery https://www.lithiumbatterytech.com/ko/top-10-solid-state-battery-companies/
[25] 전고체 배터리 테마주 관련주 18종목 정리 - 주달 https://www.judal.co.kr/?view=stockList&themeIdx=198
[26] '꿈의 배터리' 시장 열린다...전고체 배터리 핵심 소재 '고체전해질' 선점 ... https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=28030
[27] [전기차] 전고체 배터리 산업 요약 / 관련주 리스트 / 투자전망 https://blog.naver.com/bowon1462/223087779482
[28] [2차전지 - 전고체배터리] 주식 테마 | 핀업 https://finance.finup.co.kr/Theme/162288
[29] 미디어센터 - SIMTOS 2024 대한민국 최대 생산제조기술 전시회 https://simtos.org/media/view.asp?idx=6543&boardType=STBTINDU
[30] 화재에 주목받는 전고체 배터리…상용화는 언제? - KBS 뉴스 https://news.kbs.co.kr/news/pc/view/view.do?ncd=8038563
[31] 전고체 배터리 고체전해질 소재 개발 동향 및 표준 현황 - 테크포럼 https://m.techforum.co.kr/goods/28591