인간형로봇 뜨자 전고체 배터리 개발 속도

로봇엔 크기 작고 밀도 높은
배터리 탑재가 필수적 과제
전고체가 가장 적합한 대안
LG·삼성·SK 배터리 3사 등
국내외 업계 기술 투자 확대
"전기차보다 로봇에 먼저"
최대 3년 개발 단축 예상돼

로봇 탑재용으로 전고체 배터리 필요성이 커지면서 관련 연구가 가속화하고 있다. 사진은 보스턴다이내믹스의 휴머노이드 로봇 아틀라스.

전기차 업계의 '게임체인저'로 불리는 전고체 배터리가 휴머노이드(인간형) 로봇 산업 개화와 맞물리며 조기 상용화 기대감을 높이고 있다. 인공지능(AI) 기술 발달로 휴머노이드 로봇 개발 속도가 빨라지는 동시에 산업군별로 로봇 활용이 늘어날 것으로 예상되면서 이를 뒷받침할 미래 배터리 기술 개발에도 가속이 붙을 전망이다.

12일 재계에 따르면 휴머노이드 로봇 산업 급성장으로 2030년께 상용화가 예상되던 전고체 배터리 기술이 전기차보다 앞서 2027~2028년께 로봇 산업에 먼저 적용될 가능성이 제기되고 있다. AI 소프트웨어의 비약적 발전으로 '피지컬 AI' 구현이 현실화하면서 휴머노이드 대중화가 애초 예상보다 빨라지고 있기 때문이다.

이에 따라 휴머노이드 로봇 산업의 가장 큰 기술 허들로 꼽히는 배터리 문제가 주목받고 있다. 낮은 용량과 짧은 가동시간 문제를 해결해야만 실제 산업 현장에서 유용하게 활용할 수 있기 때문이다. 그 해법으로 주목받는 기술이 바로 전고체 배터리다.

전고체 배터리는 기존 전기차 배터리의 양축인 삼원계 NCM(니켈·코발트·망간) 계열 배터리와 리튬인산철(LFP) 배터리의 장점을 고루 갖춘 차세대 배터리다. 에너지 밀도가 높아 사용 시간이 긴 NCM 배터리는 화재 등 안정성 문제가 꼬리표처럼 따라다닌다. 반면 높은 안정성과 가격 경쟁력을 갖춘 것으로 평가받는 LFP 배터리는 낮은 에너지 밀도가 걸림돌이다. 하지만 전고체 배터리는 NCM 계열보다 더 높은 에너지 밀도를 보유하면서도 고체 전해질을 사용해 누액이나 발화 위험을 줄여 안정성이 높다.

특히 휴머노이드 로봇 구조상 배터리 탑재 공간이 협소하고 센서·모터 등 복잡한 제어 장치가 밀집해 있는 만큼 크기가 작으면서도 에너지 밀도가 높은 배터리 설계가 필수적이다. 정교한 움직임이 많고 실시간 고해상도 시각 처리가 필요해 에너지 소모가 크기 때문이다. 전고체 배터리는 이러한 한계를 한번에 보완할 수 있다. 에너지 밀도가 높아 탑재량이 같을 때 사용 시간을 50% 이상 늘릴 수 있고 설계 단계에서 안전장치를 간소화할 수 있어 배터리 시스템 총효율도 올라간다.

국내 배터리 3사도 전고체 배터리 투자를 확대하며 속도전에 돌입했다. LG에너지솔루션은 올해 상반기 콘퍼런스콜에서 "휴머노이드 로봇에 적합한 고출력 셀 개발과 샘플 공급 논의가 활발히 진행 중"이라고 밝혔다. 삼성SDI는 지난 2월 현대차그룹과 로봇 전용 배터리 공동개발을 위한 업무협약을 체결한 뒤 관련 연구개발을 이어가고 있다. SK온은 최근 대전 미래기술원 내에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공하며 조기 상용화를 위한 첫발을 내디뎠다. 중국 CATL은 인허범용로봇과 손잡고 휴머노이드 전용 배터리 개발에 나섰으며 일본 역시 도요타와 파나소닉을 중심으로 기술 확보에 주력하고 있다.

[추동훈 기자]