한걸음 더 가까워진 ‘꿈의 배터리’

전고체(全固體)

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  • May 2026

글로벌 기업들의 휴머노이드 모델이 연이어 공개되며 피지컬 AI 시대가 가시권에 들어왔습니다. 피지컬 AI는 실체화된 지능을 구현한다는 점에서 이전의 대화형·에이전트형 AI에 없던 제약 요소가 새로 등장합니다. 하드웨어 기술력, 그 중에서도 작동 시간과 출력 한계를 결정짓는 배터리입니다. 업계에서는 기존 리튬이온배터리의 한계를 뛰어넘는 ‘꿈의 배터리’ 전고체 배터리가 피지컬 AI의 심장으로 부상할 것으로 보고 있습니다. 본 보고서에서는 전고체 배터리의 특성과 개발 동향을 살펴보고 전고체 배터리 등장이 K-배터리에 주는 시사점을 짚어보고자 합니다.

I. 실체화된 지능, 어떤 심장을 요하는가?

  • 휴머노이드용 배터리 특성상 기존의 리튬이온배터리로는 한계 존재
    • 전기차보다 배터리 탑재 공간이 협소해 충분한 용량 확보 어려움
    • 에너지 소모 및 관절 부담 최소화를 위해 경량화 중요
    • 배터리 원가 비중 및 가격탄력성이 전기차 대비 낮고, 가격보다 성능이 우선

휴머노이드 로봇 원가 구조 (Tesla Optimus)

자료: 언론종합

  • 전고체 배터리의 부상, 휴머노이드에 적합하다는 공감대 형성
    • 전고체 배터리는 핵심 소재인 전해액을 고체 전해질로 대체한 차세대 배터리
    • 안전성과 무게/부피 대비 에너지 밀도 모두 높일 수 있는 ‘꿈의 배터리’
    • 다만, 높은 가격 문제로 전기차 시장 전면 도입까지는 다소 시간이 걸릴 전망

글로벌 휴머노이드 로봇용 배터리 수요 전망 (단위: GWh)

자료: TrendForce, Statista

 

II. 꿈과 현실의 경계, 전고체 배터리의 현주소 및 과제

  • 주요국 동향
    • 전고체 배터리 분야 특허 출원 누적 건수는 일본, 증가율은 중국 우위
    • 일본: 민관 연계 하에 배터리 전주기에 걸친 실증 진행
    • 중국: 국가 차원의 기술 표준 발표하며 글로벌 'Rule Maker' 전략 추진
    • 한국: 국가첨단전략기술 지정 및 소재 공급망 국산화 추진

전고체 배터리 국적별 특허 출원 (단위: 건)

자료: 지식재산처(2026.02)

  • 주요 기업
    • 주요 기업들의 전고체 배터리 양산 목표 시점은 2027~2030년

전고체 배터리 밸류체인 내 주요 기업

자료: 언론종합, 삼일PwC경영연구원

  • 전고체 상용화 · 확산을 위한 해결 과제
    • 기술적 과제: 이온 전도도 개선, 덴드라이트 현상 억제
    • 경제적 과제: 원자재(황화리튬) 가격 하향 안정화를 위한 대량 양산체계 구축

 

III. 한걸음 더 가까워진 꿈, 초격차를 위한 제언

구분 현황 제언
공급망 재검토·전환
  • 주요 소재의 중국 의존도 높음(전구체 94%, 수산화니켈 96%, 흑연 96% 등)
  • 리튬메탈 음극·무음극 구조 도입으로 중국 의존도 완화
  • 다양한 지역 대상 광물 프로젝트 참여 및 소재 재활용·대체 기술 개발
기술 표준화 주도
  • 2004~2003년 전고체 배터리 특허 출원 누적 건수: 일본 > 중국 > 한국
  • 중국, 2025년 12월 전기차용 전고체 배터리 기술 표준안 발표
  • 표준과 인증을 선점하는 기업·국가가 시장 내 진입장벽을 형성 및 중장기 공급망 주도권 우위 선점 가능성 높음
  • 정부와 유관기관, 기업 모두 표준과 핵심 특허 중심의 기술 경쟁력 확보 노력 필요
전방시장과의 정합성 확보
  • 가격 민감도가 높은 전기차 시장은 피지컬 AI보다 전고체 배터리 도입이 천천히 진행될 전망
  • 향후 전고체 배터리 가격 하향 안정화 시, 시장 확장을 위해 전기차 업계와의 정합성 확보 필요
  • 기존 리튬이온배터리 중심 차량 플랫폼·인증·규격 체계 선제적 개선
실효성 있는 자금·정책 지원
  • 2026년 1분기 중소기업·스타트업 유치 투자금 45%가 AI 관련 기업에 집중
  • AI·반도체 못지 않게 2차전지에도 실질적인 정책 관심과 자금 지원 필요

한걸음 더 가까워진 ‘꿈의 배터리’

전고체(全固體)

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