PwC컨설팅 “K배터리, 전고체로 피지컬 AI 분야의 선도권 확보 필요”

전고체 배터리는 피지컬 AI 구현의 핵심 요소로 부각되고 있으며, 현재 전 세계적으로 이 기술을 둘러싸고 있는 경쟁이 치열해지고 있다. 최근 PwC컨설팅의 보고서에 따르면, 로봇과 드론을 포함한 피지컬 AI의 상용화가 본격화됨에 따라 필요한 배터리의 성능이 중요한 제약 요인으로 떠오르고 있다.

현재 주요 휴머노이드 로봇은 평균적으로 2~4시간 정도의 작동 시간을 보여주고 있어 산업 현장에 연속적으로 투입되는 데 제한이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전고체 배터리가 차세대 솔루션으로 주목받고 있으며, 전기차 분야보다 피지컬 AI 영역에서 먼저 필요로 할 가능성이 크다는 분석이 제기되고 있다.

PwC컨설팅이 발표한 보고서 ‘전고체: 한걸음 더 가까워진 꿈의 배터리’는 이러한 배경을 잘 설명하고 있으며, 전고체 배터리의 전략적 중요성을 강조하고 있다. 보고서는 전고체 배터리의 발전을 통해 K-배터리가 나아가야 할 방향을 제시하고 있으며, 글로벌 기술 경쟁에서 승리하기 위한 요소들을 분석하고 있다.

현재 휴머노이드 로봇은 배터리 탑재 공간과 무게의 제약으로 인해 잦은 충전 및 배터리 교체가 필요하다. 이로 인해 작업의 연속성이 떨어지고, 실제 산업에 투입되는 데 있어서 장애가 발생한다. 보고서는 피지컬 AI의 상용화 경쟁에서 "한 번 충전으로 오랜 시간 지속되는 고에너지 밀도 배터리"가 중요한 결정 요인이 될 것이라고 평가하고 있다.

전고체 배터리는 리튬이온 배터리에서 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 신기술로, 안전성과 에너지 밀도를 동시에 개선할 수 있는 큰 잠재력을 지니고 있다. 보고서에 따르면, 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도를 2~3배까지 증가시킬 수 있는 가능성이 있으며, 이는 높은 안전성과 에너지 효율성을 요구하는 피지컬 AI 분야에 특히 적합하다는 점에서 큰 장점으로 작용할 것이다.

글로벌 경쟁에서도 일본은 ‘차세대 전고체 배터리 민관 실증 프로젝트(SoliD-NEXT)’를 통해 기술 완성도를 높이고 있으며, 중국은 전고체 배터리 기술 표준화를 통해 규제 주도권을 노리고 있다. 한국은 특허 출원이 빠르게 증가하고 있지만, 여전히 개발 속도와 규모에서 뒤쳐져 있다는 평가를 받고 있다.

주요 기업들은 2027~2030년 사이에 전고체 배터리 양산을 목표로 하여 개발 경쟁에 나서고 있으며, 해외에서는 도요타, CATL, BYD 등 다수의 기업이 참여하고 있다. 국내에서도 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온, 현대자동차 등이 이 분야에서 활발히 개발 중이다. 보고서는 원자재부터 배터리 셀에 이르기까지 밸류체인 전반의 경쟁이 치열하게 전개되고 있다고 강조하고 있다.

다만, 전고체 기술의 발전은 K배터리 산업에 기회이자 전환점이 될 수 있으며, 이를 통해 중국 중심의 소재 공급망 구조를 완화할 수 있는 가능성이 있다. 그리고 리튬메탈 음극과 무음극 구조는 기존 흑연 음극 의존도를 줄이는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.

마지막으로, 아직 초기 단계에 있는 전고체 기술의 발전을 위해 한국은 국제 표준화 무대에서의 영향력을 미리 강화해야 할 필요성이 있다고 보고서는 주장한다. 한국의 기술 리더십과 시장 주도권 확보가 경쟁에서의 생존 여부를 결정할 것이다.