지난 1월 ‘소비자가전쇼(CES 2026)’에서 현대자동차 로봇 '아틀라스'가 인사하고 있다. 오른쪽은 테슬라의 '옵티머스' 모델. 뉴스1

휴머노이드 로봇에 대한 관심이 높아지며 미래 배터리 기술로 꼽히는 ‘전고체 배터리’에 이목이 쏠리고 있다. 전고체 배터리 상용화에 성공한 기업이 없는 가운데, 국내 배터리사가 첫 상용화 주자가 될 지 주목된다. LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 등 ‘K배터리’ 3사는 미래를 내다보며 기술 개발과 양산 준비에 속도를 내고 있다.

전고체 배터리는 양극·음극·분리막·전해질로 구성된 배터리 중 액체인 전해질을 고체로 바꾼 배터리다. 현재 많이 쓰이는 리튬이온 배터리는 전해질이 액체여서 외부 충격으로 인한 화재 가능성이 단점으로 꼽힌다. 반면 전고체 배터리는 고체 전해질로 화재 위험을 낮추고, 분리막 역할을 고체 전해질이 대신할 수 있어 에너지 밀도도 높일 수 있다는 장점이 있다.

배터리 업계는 안전성과 에너지 밀도를 높인 전고체 배터리가 상용화하면 휴머노이드 로봇 배터리에 널리 활용될 거라고 본다. 휴머노이드 로봇은 배터리 탑재공간이 한정적인데, 전고체 배터리는 작은 부피로 오랜 시간 전력을 공급하면서도 안전해 사람 곁에서 일하는 휴머노이드 로봇에 적합하다는 평가다.

삼성증권이 테슬라의 휴머노이드 로봇 ‘옵티머스’의 공개자료를 바탕으로 배터리 무게를 추정해보니, 73㎏의 옵티머스에 장착된 2.3킬로와트시(kWh)의 배터리팩 무게는 대략 11㎏였다. 옵티머스 총 중량의 16% 정도(2세대는 18%)다. 삼성증권은 “이보다 무게를 더 늘리는 것은 부담스러울 것”이라고 봤다.

DS증권은 “기존 리튬이온 배터리 에너지 밀도로는 휴머노이드 로봇을 3~4시간 정도만 구동할 수 있어 산업 현장 표준 근무 단위인 8시간·교대제 근무에 충분하지 못하다”며 “부피당 에너지 밀도가 높은 전고체 배터리가 해결방법이 될 것”이라고 전망했다.

‘인터배터리’ 전시회에서 공개된 삼성SDI의 전고체 배터리 목업(모형). 사진 삼성SDI

국내 배터리 3사 중 가장 먼저 상용화 시한을 내놓은 곳은 삼성SDI다. 2022년 전고체 배터리 라인 착공에 들어간 삼성SDI는 2023년 말부터 시제품을 생산해 고객사에 샘플을 보내 시험하고 있다. 내년에는 상용화에 들어간다는 계획이다. 지난 2일 열린 2025년 실적발표 이후 콘퍼런스콜(기업설명회)에서 삼성SDI는 “로봇 시장에서 전고체 배터리에 대한 수요가 커지고 있고 여러 로봇 업체와 협력 방안을 모색하고 있다”며 “내년 양산을 목표로 올해 안에 전고체 배터리 라인의 생산능력을 늘리는 투자도 진행할 것”이라고 밝혔다.

SK온은 2029년, LG에너지솔루션은 2030년을 전후로 상용화를 계획하고 있다. SK온은 지난해 9월 대전 미래기술원에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공하고 고객사에 공급할 시제품 생산 및 품질·성능 평가에 들어갔다. LG에너지솔루션은 지난 4분기 실적발표 이후 콘퍼런스콜에서 전기차용 전고체 배터리는 2029년쯤, 휴머노이드 로봇용 전고체 배터리는 2030년쯤 선보이겠다는 시간표를 제시했다.

이석희 SK온 사장(왼쪽 다섯번째), 이장원 SK온 최고기술책임자 등 관계자들이 지난해 9월 대전 유성구의 SK온 전고체 파일럿 플랜트 준공식에서 기념촬영하고 있다. 연합뉴스

다만 상용화 이후에도 실제 확산까지 과정이 녹록지 않을 거란 전망도 많다. 기술적 난이도와 가격 때문이다. 윤문수 가천대 배터리공학과 교수는 “고체 전해질은 대기나 수분에 취약해 대량생산이 쉽지 않고, 제조 환경 조성 비용도 적지 않다”고 말했다. 박철완 서정대 스마트자동차학과 교수는 “국내 배터리사들이 뛰어든 리튬 금속 기반의 전고체 배터리 개발은 쉽지 않은 과제”라며 “내년을 상용화 시점으로 제시한 삼성SDI의 행보를 배터리업계와 시장이 지켜보고 있다”고 말했다.