▲(위에서부터) LG에너지솔루션 폴란드 공장, 삼성SDI 헝가리 법인, SK온 미국 조지아 1공장
꿈의 배터리로 불려온 전고체 배터리의 양산이 점점 다가오는데 정부의 지원은 여전히 부족하다는 지적이 나오고 있다. 전고체 배터리는 뛰어난 성능만큼 많은 비용이 들어가기 때문에 해외 기업들과 경쟁을 위해선 정부 차원의 구체적인 전략과 지원이 필요하다는 주장이다.
8일 SNE리서치에 따르면 리튬메탈 음극을 적용한 전고체 배터리(SLMB)의 시장규모는 2024년 2억달러에서 2035년 320억~470억 달러로 100배 이상 성장할 전망이다.
전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체를 사용한 배터리로 에너지 밀도가 높고 충전 시간이 빠르며 안전성도 높아 '차세대 배터리'로 주목 받고 있는 기술이다. 한국에선 삼성SDI가 2027년 양산할 계획으로 타 기업 대비 다소 앞섰다는 평가를 받고 있다.
그러나 완전 상용화를 위해선 넘어야 할 산이 여전이 많다. 높은 제조비용, 낮은 수율, 짧은 수명, 리튬 덴드라이트(금속 결정체) 형성 등 아직 해결되지 않은 난제가 많기 때문이다.
실제로 삼성SDI, 퀀텀스케이프, 토요타 등 기업들도 황화물계·산화물계 등 다양한 고체전해질 기반 기술을 통해 이러한 문제 해결을 시도하고 있지만 아직 대량 생산에 적합한 수준에는 이르지 못한 것으로 알려졌다.
또 높은 배터리 단가도 발목을 잡는다. 블룸버그 분석에 따르면 리튬이온 배터리팩 생산비용은 2023년 기준 평균 $139/kWh다. 반면 전고체 배터리의 생산 비용은 $400에서 $800/kWh 사이로 평가된다. 이 또한 추정치로 업계에선 최대 10배까지 날 수도 있다는 주장도 나오고 있다.
한 배터리 업계 관계자는 “전고체 배터리는 기존 리튬이온배터리 대비 최소 5배 이상 비쌀 것"이라며 “5000만원짜리 전기차에 들어가는 NCM 배터리의 단가를 2000만원으로 가정했을 때 전고체 배터리는 순식간에 차 값을 수억원으로 끌어올리게 될 것"이라고 설명했다.
다행히 시장이 커질수록 단가는 낮아질 전망이다. SNE리서치는 2035년엔 배터리 단가가 120달러/kWh 수준까지 낮아질 것으로 예측했다. 그러나 이 과정에서 소비층을 잡지 못하면 시장 경쟁에서 뒤처지는 것은 한순간이 될 수 있다.
이에 업계에선 시장 선점을 위해 민간 기술 투자만으로는 한계가 있으며, 정부 정책과 생태계적 협력 구조가 동반돼야 한다는 주장이 나오고 있다.
해외 주요국들은 이미 정부 주도 전략 수립에 속도를 내고 있다. 일본은 산업기술종합연구소(NEDO)를 중심으로 전고체 배터리 R&D 컨소시엄을 운영하고 있다.
미국은 에너지부(DoE) 차원에서 장기 기술 로드맵을 마련했고 GM·포드 등이 전고체 스타트업과 협업을 진행 중인 것으로 알려졌다.
중국은 CATL이 정부 지원 아래 초고에너지밀도 '응축형 배터리'를 개발하고 있으며, eVTOL 기업 오토플라이트와도 공동 연구를 진행하고 있다.
반면 한국은 기업들의 주도로 전고체 배터리 전략이 주도되고 있다. 삼성SDI는 2023년 말부터 고객사에 샘플을 제공하며 긍정적인 피드백을 받았고 2027년 양산을 목표로 하고 있다.
LG에너지솔루션은 2030년 상용화 목표하면서 최근 고체 배터리 조립 장비 파일럿 라인도 수주했다. 이어 SK온은 미국 전고체 배터리 기업 솔리드파워와의 협력을 강화해 전고체 배터리 개발 속도를 높이고 있다.
이처럼 기업들이 열심히 하고 있는 반면, 정부 차원의 유기적 전략은 아직 미진하다는 지적이 나오고 있다. 특히 소재부터 공정, 양산, 재활용까지 이어지는 가치사슬 전반의 전략 설계가 부족하다는 점이 걸림돌로 꼽힌다.
업계 관계자는 “전고체 배터리는 기술적 도전과 상업적 기회가 공존하는 전략적 전환점"이라며 “규제 완화, 공동 테스트베드 구축, 원천 소재의 국산화 등 민·관 협력을 통한 생태계적 접근이 반드시 필요하다"고 말했다.
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