"K배터리, 전고체로 피지컬 AI 주도권 확보해야"

PwC컨설팅 보고서 발간

휴머노이드 로봇에 대한 관심이 커지면서 피지컬 인공지능(AI) 상용화 기대감이 커지고 있다. 피지컬 AI용 차세대 해법으로 거론되는 전고체 배터리를 국내 업체들이 선점해야 한다는 분석이 나온다.

7일 PwC컨설팅은 이같은 내용을 담은 '전고체: 한걸음 더 가까워진 꿈의 배터리' 보고서를 발간했다고 밝혔다. 보고서는 피지컬 AI와 휴머노이드 확산을 계기로 전고체 배터리의 전략적 중요성이 부각되는 배경을 진단하고, 글로벌 기술 경쟁 구도와 함께 향후 K-배터리가 나아가야 할 방향을 제시했다.

보고서에 따르면 현재 주요 휴머노이드 로봇은 배터리 탑재 공간과 무게 제약으로 잦은 충전과 교체가 불가피한 구조다. 이로 인해 작업 연속성이 떨어지고 유휴 시간이 발생한다. 실제 산업 현장에 투입하기까지 아직 제약이 따른다는 분석이다. 이 때문에 보고서는 피지컬 AI의 상용화 경쟁에서 '한 번 충전으로 오래 지속되는 고에너지 밀도 배터리'가 승부처가 될 것으로 진단했다.

전고체 배터리는 리튬이온배터리의 핵심 소재 중 하나인 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 제품이다. 안전성과 에너지 밀도를 동시에 높일 수 있는 차세대 배터리로 평가된다. 보고서는 전고체 배터리가 기존 리튬이온배터리 대비 에너지 밀도를 2~3배까지 높일 수 있고, 높은 안전성과 에너지 효율을 함께 요구하는 피지컬 AI 분야에서 더욱 적합하다고 설명했다.

특히 로봇·드론·항공우주·방위산업 분야에서 먼저 제한적으로 도입할 것으로 내다봤다. 전고체 배터리의 kWh당 가격이 리튬이온배터리의 약 5~6배로 추정되는 만큼, 상용화 초기에는 높은 가격을 감수하더라도 성능이 중시되는 영역에 도입 가능성이 높다는 분석이다. 반면 전기차 시장은 가격 민감도가 높고, 전고체 배터리 특성이 기존 리튬이온배터리 중심의 차량 플랫폼·안전 인증·규격 체계와 상이할 수 있어 본격적인 확산까지는 시간이 더 필요할 것으로 내다봤다.

전고체 배터리를 둘러싼 글로벌 경쟁도 빠르게 본격화되고 있다. 일본은 '차세대 전고체 배터리 민관 실증 프로젝트(SoliD?NEXT)'를 중심으로 기술 완성도를 높이며 선도적 입지를 강화하고 있다. 중국은 전고체 배터리 기술 표준 제정을 통해 세계 표준을 제시하려고 하고 있다. 반면 우리나라는 전고체 관련 특허 출원이 빠르게 증가하고 있으나 개발 속도와 규모 측면에서는 아직 추격 국면에 놓여 있다는 평가다.

기업 차원에서도 주요 배터리 및 완성차 기업들이 2027~2030년을 전후로 전고체 배터리 양산 경쟁에 나서고 있다. 해외에서는 도요타, CATL, BYD, 고션, 팩토리얼 등이 대표 주자다. 국내에서는 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온, 현대자동차 등이 전고체 배터리 개발을 추진 중이다. 원자재부터 고체 전해질, 배터리 셀까지 가치사슬 전반에서 동시에 경쟁이 전개되고 있다는 분석이다.

보고서는 이러한 변화가 한국 배터리 산업에 중요한 전환점이 될 수 있다고 평가했다. 전고체 기술 전환은 중국 중심의 소재 공급망 구조를 일부 완화할 수 있고, 특히 전고체 배터리에서 주목받는 리튬메탈 음극과 무음극 구조는 기존 흑연 음극 의존도를 낮출 잠재력이 있기 때문이다. 공급망 리스크 완화와 'K-배터리 프리미엄' 강화에 모두 기여할 수 있을 것으로 평가된다.

아울러 전고체 배터리 기술이 아직 초기 단계인 만큼, 국제 표준화 무대에서 한국의 영향력을 선제적으로 강화할 필요가 있다고 조언했다. 이에 보고서는 ▲전고체 배터리를 계기로 한 공급망 재검토·전환 ▲국제 기술 표준화 주도 ▲전방 산업과의 전략적 융합 ▲실효성 있는 자금·정책 지원 등을 주요 과제로 제시했다. 보고서의 상세한 내용은 PwC컨설팅 홈페이지에서 확인할 수 있다.

정우철 PwC컨설팅 파트너는 "피지컬 AI 기술 경쟁의 승패는 얼마나 똑똑한가에 더해 얼마나 오래 작동하느냐에 달려 있다"며 "최근 AI·반도체에 쏠린 투자·정책 흐름 속에서 2차전지 산업의 전략적 가치도 함께 조명될 시점"이라고 말했다.

이민우 기자 letzwin@asiae.co.kr