전고체 배터리 시장 전망: 개화 시기, 유망 기술 및 관련 기업 분석

전고체 배터리는 현재의 리튬이온 배터리를 대체할 '꿈의 배터리'로 불리며 글로벌 기업들의 치열한 기술 경쟁이 진행 중입니다. 현재 시장 분석에 따르면 전고체 배터리의 본격적인 상용화는 2027-2030년 사이에 시작될 것으로 전망되며, 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)는 각각 고분자계, 황화물계, 산화물계 등 다양한 방식의 전고체 배터리 기술을 개발하고 있습니다. 특히 삼성SDI는 2027년 양산 계획을 발표했으며, SK온은 2028년, LG에너지솔루션은 고분자계를 2026년, 황화물계는 2030년 이후 상용화할 계획입니다. 글로벌 기업 중에서는 토요타가 가장 적극적으로, 2025년 전고체 배터리 탑재 하이브리드 차량 출시를 목표로 하고 있습니다.

전고체 배터리의 이해

정의 및 특성

전고체 배터리는 양극과 음극 사이의 액체 전해질을 고체 물질로 대체한 차세대 2차전지입니다. 기존 리튬이온 배터리에 필요한 전해액과 분리막을 없애고, 에너지 밀도가 더 높은 물질을 사용하여 효율과 안전성을 모두 높인 기술입니다1. 이 배터리는 '꿈의 배터리'로도 불리며, 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고 유기 용매가 없어 화재나 폭발 위험성이 현저히 낮다는 장점을 가지고 있습니다2.

LG에너지솔루션이 개발 중인
전고체 배터리는 현재 상용화된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 약 40% 높이는 것이 가능하다고 알려져 있습니다1. 또한 500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지하는 우수한 성능을 보여주고 있습니다1. 이러한 특성은 전기차의 주행거리와 배터리 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

전고체 배터리 시장 개화 시기 전망

글로벌 시장 전망

시장조사기관 SNE리서치에 따르면, 전고체 배터리의 시장 침투율은 2025년 1.2%에서 2030년 3.8% 수준일 것으로 예측되고 있습니다1. 아직은 낮은 수치지만, 전기차 시장의 성장과 함께 점차 증가할 것으로 전망됩니다. NH투자증권은 전고체 시장 규모가 2025년 15GWh에서 2030년 121GWh로 크게 성장할 것으로 예상했습니다1.

SK이노베이션의 배터리 분리막 부문 자회사인 SK아이이테크놀로지(SK IET)의 노재석 대표는 "전고체 배터리가 상용화되고 대량 생산이 되기 위해서는 빨라야 2030년 이후라고 생각한다"고 언급했습니다1. 이처럼 전고체 배터리의 본격적인 시장 개화는 2030년 전후로 전망되고 있으며, 그 전까지는 기존 리튬이온 배터리와 상당 기간 공존할 것으로 예상됩니다.

주요 기업의 상용화 계획

각 기업별로 전고체 배터리 상용화 계획은 다소 차이가 있습니다. 토요타는 가장 적극적으로, 2025년 무렵 전고체 배터리를 장착한 하이브리드 전기차를 시장에 선보일 계획입니다1. 비록 순수 전기차가 아닌 하이브리드 차량이지만, 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 점에서 의미가 큽니다.

국내 배터리 3사의 경우, 삼성SDI는 2025년에 전고체 배터리 대형 셀 생산 기술을 개발하고 2027년에 양산을 시작할 계획입니다2. SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이며, 2026년에 초기 단계 시제품 생산을 시작하고 2028년에 상용화를 목표로 하고 있습니다2.

LG에너지솔루션은 기술 난도가 상대적으로 낮은 고분자계 전지를 먼저 2026년에 양산하고, 이후 2030년 이후에 황화물계 전지를 상용화한다는 단계적 전략을 추진하고 있습니다2.

유망 기술 분석

고체전해질 종류별 특성

전고체 배터리 기술은 사용하는 고체전해질의 종류에 따라 크게 산화물계, 황화물계, 고분자계로 구분됩니다. 각 종류별로 특성과 장단점이 다릅니다.

SK온은 최근 단국대 연구팀과 함께 세계 최고 수준의 리튬이온전도도를 갖춘 산화물계 신(新)고체전해질 개발에 성공했습니다2. 이 기술은 산화물계 고체전해질 소재인 LLZO(리튬·란타넘·지르코늄·산소)의 첨가물질을 조정해 리튬이온전도도를 기존보다 70% 개선했습니다2. 이는 배터리의 출력을 높이고 고속 충전을 가능하게 하는 중요한 발전입니다.

삼성SDI는 황화물계 전고체 배터리를 개발 중이며, 고체전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 독자 기술인 '무음극 기술'을 강점으로 내세우고 있습니다2. 올해 상반기에는 수원 연구소 내에 전고체 배터리 파일럿 라인 'S라인'을 구축하여 개발 시제품 생산에 들어갔습니다2.

주요 기업별 특화 기술

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대와 공동 연구를 통해 상온(25도)에서도 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했습니다1. 이는 기존에 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 극복한 것으로, 관련 연구 결과는 과학저널 '사이언스'에 게재되기도 했습니다1.

SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 두 종류의 전고체 배터리를 동시에 개발하고 있습니다2. 특히 새로 개발한 고체전해질 기술을 고분자·산화물 복합 배터리에 적용하면 전기차의 화재 안전성과 장거리 주행을 모두 충족할 수 있다고 합니다2.

LG에너지솔루션은 국내외 대학 및 기관들과 공동 연구센터를 설립하여 차세대 배터리 원천 기술 확보에 적극적으로 나서고 있으며, 고분자계와 황화물계 전고체 배터리를 동시에 개발하는 전략을 추진하고 있습니다2.

전고체 배터리 관련 유망 기업

국내 배터리 3사 경쟁 현황

국내 배터리 시장에서는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온(SK이노베이션)이 전고체 배터리 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 세 기업 모두 2025년 이후 순차적으로 전고체 배터리를 상용화할 계획을 발표했습니다.

삼성SDI는 국내 배터리 3사 중 전고체 배터리 기술 개발에서 가장 앞선 것으로 평가받고 있으며, 이미 시제품 생산에 들어갔습니다2. 올해 내에는 고객향 시제품 생산도 시작할 계획이며, 완성차 업체 데모 차량 탑재도 협의 중입니다2.

SK온은 산화물계 전고체 배터리 개발에 강점을 보이고 있으며, LG에너지솔루션은 원천 기술 확보에 적극적으로 나서고 있습니다2.

글로벌 경쟁 구도

전고체 배터리 시장에서 주목할만한 글로벌 기업은 토요타입니다. 산업연구원에 따르면, 전고체 배터리 특허출원 건수(2011~2020년) 기준으로 전세계 10위권에 일본기업이 6곳이나 포진했으며, 이 중 토요타가 901건으로 가장 많습니다1. 이는 리튬이온 배터리 시장을 한국과 중국 기업에 장악당한 일본 기업들이 전고체 배터리 시장만큼은 빼앗기지 않기 위해 기술 개발에 매진한 결과입니다1.

한국 기업 중에서는 삼성전자(184건), LG화학(132건), 현대차(119건) 등이 특허출원 건수에서 상위권에 위치하고 있습니다1.

결론 및 시장 전망

전고체 배터리는 안전성과 에너지 밀도 면에서 기존 리튬이온 배터리보다 우수한 특성을 가진 차세대 배터리로 주목받고 있습니다. 그러나 현재는 제조 비용 등의 문제로 인해 상용화와 시장 침투까지는 시간이 필요한 상황입니다.

시장 전망에 따르면 전고체 배터리의 본격적인 상용화는 2027-2030년 사이에 이루어질 것으로 예상되며, 이후에도 기존 리튬이온 배터리와 상당 기간 공존할 것으로 보입니다12. 다만 전고체 배터리는 전기차의 안정적이고 장기적인 성장을 위해 필수적인 기술이므로, 기업들은 이를 선점하기 위한 경쟁을 계속할 것입니다.

국내 기업으로는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온과 같은 배터리 3사가 전고체 배터리 기술 개발에 적극적으로 나서고 있으며, 각자의 강점을 살린 기술력으로 글로벌 시장에서 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있습니다. 특히 삼성SDI는 가장 빠른 2027년 양산을 목표로 하고 있어 주목할 필요가 있습니다2.

Citations:

Perplexity로부터의 답변: pplx.ai/share

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