유튜브를 보다가 눈에 확들어오는 제목이 있어 영상을 보게됐습니다.

영상은 링크를 걸었고 같은 영상을 봐도 보는사람마다 받아들이는 것이 다를 수 있으니 참고해주세요.

여튼 저는 유튜브를 볼때 나름 제 기준으로 객관적으로 정보를 제공해주는 곳들과 아닌 곳들을 구분해서 객관적이다 싶은 곳들을 주로 보는 편인데 아래 유튜브도 제 기준에 객관적인 곳에 포함된 곳입니다. (제 기준입니다) 그런데 제목에 "사실상 사형선고" 라서 안볼수가 없었고 내용을 보고 나니 영상에서 말하는 BMW와 솔리드 파워가 시제품을 장착하고 테스트를 시작한 것이 정말 시장의 판도에 영향을 주는 것인지 궁금해져서 제 고마운 친구인 Gemini에게 물어본 글을 공유 합니다. 제가 조사하는 것보다 분명 객관적인 자료라 생각이되어 요즘 너무 고맙게 보고 있으니 아래 글 참고하세요~!

전기차 전고체 배터리 상용화 로드맵 및 주요 업체 분석

요약

본 보고서는 전기차(EV) 배터리 기술의 현재와 미래를 종합적으로 분석하며, 특히 BMW의 최근 전고체 배터리(ASSB) 시제품 테스트의 중요성과 주요 기업들의 상용화 준비 현황에 초점을 맞춥니다. BMW와 솔리드 파워(Solid Power)의 협력으로 진행되는 온로드 테스트는 전고체 배터리 기술의 실질적인 검증에 있어 중요한 진전을 의미하지만, 이는 즉각적인 대량 생산보다는 장기적인 개발 전략의 일환으로 평가됩니다. 전 세계적으로 전고체 배터리 상용화를 위한 경쟁이 치열하며, 다양한 기술적 접근 방식과 상이한 상용화 일정을 가진 여러 기업들이 초기 생산을 2024년에서 2027년 사이로 목표하고 있습니다.

주요 발견 사항은 다음과 같습니다:

BMW 테스트의 중요성: BMW의 i7 전고체 배터리 테스트 차량은 BMW 차량 중 최초로 실제 전고체 배터리를 탑재하고 공공 도로에서 시험 운행되는 사례로, 핵심 통합 과제에 대한 귀중한 실시간 데이터를 제공합니다. 이는 기술적 타당성을 입증하는 중요한 이정표입니다.
선두 상용화 후보: 프로로지움 테크놀로지(ProLogium Technology)는 이미 2024년부터 대량 생산을 달성하고 자동차 제조사에 공급하고 있다고 주장하며 독보적인 위치를 차지합니다. 도요타(Toyota), 삼성SDI, CATL 등 다른 유력 기업들도 2027년까지 초기 상용화 또는 소량 생산을 목표로 하고 있습니다.
전략적 함의: 배터리 산업은 다각적인 전략을 추구하고 있으며, 리튬 망간 리치(LMR) 및 초고속 충전(XFC)과 같은 첨단 리튬 이온 화학 기술은 전고체 배터리가 미래의 고성능 및 프리미엄 부문에서 성숙하기 전까지 중요한 가교 기술로 활용될 것입니다.

1. EV 배터리의 진화하는 지형

현재 전기차 시장은 주로 니켈-코발트-망간(NCM) 및 리튬인산철(LFP) 배터리 화학 기술에 의해 주도되고 있습니다. NCM 배터리는 높은 에너지 밀도(200-250 Wh/kg)를 자랑하여 더 긴 주행 거리를 가능하게 하지만, 코발트와 같은 원자재의 높은 비용이 단점으로 작용합니다. 반면 LFP 배터리는 저렴한 가격과 우수한 안전성으로 선호되지만, 에너지 밀도(90-170 Wh/kg)가 낮아 주행 거리에 민감한 차량 부문에서는 매력이 떨어집니다. 일반적으로 리튬 이온 배터리는 높은 비에너지 및 부하 용량, 긴 수명, 낮은 자가 방전율을 제공하지만, 열 폭주를 방지하기 위한 보호 회로가 필요하며 고온에서 성능이 저하될 수 있습니다.

자동차 산업은 현재 리튬 이온 배터리의 내재된 한계를 극복할 수 있는 첨단 배터리 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이는 주행 거리 연장, 초고속 충전 기능, 향상된 안전성, 그리고 값비싸고 윤리적 문제가 있는 원자재에 대한 의존도를 줄이기 위한 끊임없는 수요에 의해 촉진됩니다. 이러한 차세대 솔루션은 주류 EV 채택을 가속화하고 야심찬 탈탄소화 목표를 달성하는 데 필수적입니다.

전고체 배터리(SSB) 기술은 "리튬 이온을 넘어선" 가장 유망한 기술로 널리 인식되고 있으며, 에너지 저장 방식을 혁신할 잠재력을 가지고 있습니다. 가연성 액체 전해질을 고체 물질로 대체함으로써, 전고체 배터리는 핵심 성능 지표에서 상당한 개선을 약속합니다. 이들은 기존 리튬 이온 배터리보다 2-3배 높은 에너지 밀도를 제공하여 EV의 주행 거리를 크게 늘릴 수 있습니다. 또한, 고체 구조는 열 폭주 위험을 최소화하여 본질적으로 안전성을 향상시킵니다. 전고체 배터리는 15분 이내에 60-80% 충전이 가능하며, 더 긴 수명을 가질 잠재력도 가지고 있습니다.

EV 시장에서 "더 긴 주행 거리, 더 빠른 충전, 향상된 안전성"에 대한 지속적인 수요는 배터리 혁신을 강력하게 견인하고 있습니다. 현재의 리튬 이온 기술은 발전했음에도 불구하고 안전성(열 폭주), 에너지 밀도 한계, 고비용 원자재 의존도와 같은 내재적인 한계에 직면해 있습니다. 전고체 배터리는 이러한 문제점들을 직접적으로 해결할 수 있는 이론적 해법을 제시합니다. 이러한 강력한 시장 수요와 전고체 배터리의 명확한 이점은 비록 이론적일지라도, 상당한 연구 개발 투자를 정당화하고 자동차 및 배터리 가치 사슬 전반에 걸쳐 전략적 파트너십을 형성하게 합니다. 이는 산업이 단순히 점진적인 개선을 넘어 근본적인 변화를 추구하고 있음을 시사합니다. 첨단 리튬 이온 기술과 전고체 기술을 동시에 추구하는 것은 단일한 "은탄환" 솔루션이 단기적으로는 불가능하다는 인식을 반영합니다. 대신, 다양한 배터리 화학 기술 포트폴리오가 다양한 시장 부문을 충족시키고 전기 이동성으로의 광범위한 전환을 가속화하는 데 필요할 것으로 예상됩니다.

2. BMW와 솔리드 파워의 전고체 배터리 시제품 테스트: 대량 생산이 아닌 이정표

최근 보도에 따르면, BMW 그룹은 솔리드 파워가 공급하는 대형 순수 전고체 배터리(ASSB) 셀을 BMW i7 테스트 차량에 적극적으로 테스트하고 있습니다. 이 차량은 현재 뮌헨 지역에서 실제 운행 테스트를 진행 중입니다. BMW는 이 차량이 "실제 전고체 배터리를 탑재하고 공공 도로에 나온 최초의 BMW"임을 명확히 하며, 이것이 "완전 전고체" 셀임을 강조하여 반고체 배터리 변형과는 구별됩니다.

BMW i7 테스트 차량에 통합된 배터리 시스템은 BMW의 기존 Gen5 각형 셀 구조 원칙과 솔리드 파워의 ASSB 셀 통합을 위해 특별히 설계된 혁신적인 모듈 개념을 결합합니다. 이러한 접근 방식은 전고체 배터리 통합의 핵심 측면을 집중적으로 연구할 수 있도록 합니다. 솔리드 파워와 BMW 전문가들이 협력하여 개발 및 제조한 이 혁신적인 셀은 황화물 기반 전해질을 사용합니다.

BMW와 솔리드 파워의 협력은 2016년 확장된 "공동 개발 계약"을 통해 시작되었습니다. 이 파트너십은 2021년 5월 BMW의 솔리드 파워 투자로 더욱 공고해졌습니다. 2022년 말, 양사는 기술 이전 계약을 통해 관계를 더욱 심화했습니다. 이 계약을 통해 BMW는 파르스도르프(Parsdorf)에 위치한 셀 제조 역량 센터(CMCC)에서 솔리드 파워의 경험과 전문 지식을 활용하여 고체 셀 시제품 라인을 운영할 수 있게 되었습니다. 솔리드 파워의 사장 겸 CEO인 존 반 스코터(John Van Scoter)는 이를 "차량에서 진정한 완전 전고체 배터리 셀을 시연한 최초의 사례"라고 언급하며 이 성과에 대한 큰 자부심을 표했습니다.

이러한 소식의 중요성은 여러 측면에서 분석될 수 있습니다. 전고체 배터리 장착 차량의 온로드 테스트는 전고체 배터리 개발에 있어 중추적인 단계입니다. 이는 실험실 연구 및 정적 테스트에서 동적 실제 검증으로의 전환을 의미하며, 실제 적용에서 예상치 못한 문제를 식별하고 해결하는 데 필수적입니다. 테스트 프로그램은 셀 팽창 관리, 작동 압력 제어, 배터리 팩 내 온도 조건 조정 등 전고체 배터리 통합에 고유한 핵심 엔지니어링 측면을 조사하도록 특별히 설계되었습니다. 이러한 복잡한 통합 난관을 성공적으로 해결하는 것은 자동차 애플리케이션에서 전고체 배터리 기술의 실현 가능성에 매우 중요합니다. 황화물 기반 전해질의 선택 및 테스트도 중요합니다. 이 물질들은 높은 이온 전도성으로 고성능 전고체 배터리의 유망한 후보로 알려져 있지만, 엄격한 실제 평가가 필요한 특정 제조 및 안정성 문제도 제기합니다.

BMW의 광범위한 배터리 전략 맥락에서 볼 때, BMW의 접근 방식은 "기술 개방적 사고방식"으로 특징지어지며, 약 300개의 파트너(기존 기업, 스타트업, 대학 포함)로 구성된 광범위한 네트워크를 통해 배터리 혁신을 가속화하고 있습니다. 그러나 유망한 시제품에도 불구하고, BMW 배터리 셀 및 셀 모듈 부문 부사장인 마틴 슈스터(Martin Schuster)는 대량 생산에 대해 신중한 입장을 표명했습니다. 그는 전고체 배터리가 "2030년대 중반까지는 생산 EV에 필요하지 않을 수도 있다"고 언급했습니다. 이러한 관점은 BMW의 차세대 Gen6 리튬 이온 배터리(Neue Klasse EV용 원통형 셀)에서 예상되는 상당한 발전(30% 더 빠른 충전, 30% 더 긴 주행 거리, 생산 시 탄소 배출량 60% 감소, 팩당 비용 50% 절감)에 크게 영향을 받습니다. BMW는 "경쟁력 있는 전체 저장 시스템에 ASSB 기술을 구현하기 위해서는 추가적인 개발 단계가 필요하다"고 인정합니다. 이는 기술 시연은 성공적이지만, 비용 효율적이고 확장 가능한 대량 생산으로 가는 길은 여전히 길고 복잡하며, 솔리드 파워의 궁극적인 성공은 이러한 경제적 및 제조상의 난관을 극복하는 데 달려 있음을 강조합니다.

BMW i7 전고체 배터리 시제품 테스트 소식은 의심할 여지 없이 중요한 이정표이며, 기술적 타당성을 입증하는 결정적인 단계입니다. 그러나 BMW 자체의 대량 생산 예상 시점은 2030년대 중반으로 설정되어 있습니다. 이러한 명백한 차이는 시제품 수준에서의 기술적 실현 가능성 시연과 광범위하고 비용 효율적인 대량 생산을 위한 상업적 준비 상태 사이의 중요한 차이점을 부각시킵니다. BMW의 전략은 장기적인 고잠재력 연구 개발(전고체 배터리)에 투자하면서도, 동시에 첨단 기존 리튬 이온 기술(Gen6)을 최적화하고 배치하여 근중기 시장 수요 및 비용 목표를 충족시키는 "전략적 인내"의 하나로 보입니다. 이는 전고체 배터리의 기술적 진보가 진정하고 고무적이지만, 경제적 및 제조상의 어려움(예: 높은 생산 비용, 확장성 문제, 복잡한 통합)이 여전히 상당하여 주요 자동차 기업들이 즉각적인 광범위한 채택에 대해 신중한 접근 방식을 취하고 있음을 시사합니다. 따라서 상용화 경쟁은 단순히 누가 먼저 시제품을 도로에 내놓느냐가 아니라, 수백만 대의 차량에 대해 해당 기술을 저렴하고 안정적으로, 그리고 경쟁력 있게 확장할 수 있느냐에 달려 있습니다. 이는 또한 현재의 "돌파구"가 "무엇이 가능한지"를 증명하는 것에 가깝지, 대량 시장에서 "무엇이 즉시 경제적으로 실현 가능한지"를 의미하는 것은 아님을 나타냅니다.

3. 전고체 배터리 기술의 장점과 지속적인 과제

전고체 배터리의 장점

전고체 배터리(SSB)의 주요 매력은 기존 리튬 이온 배터리보다 2-3배 높은 에너지 밀도를 가질 잠재력에 있습니다. 이는 전기차의 주행 거리를 직접적으로 연장하여 소비자의 주요 우려 사항을 해결합니다. 예를 들어, 도요타는 최신 액체 리튬 이온 배터리 대비 동일한 크기와 무게의 SSB 팩에서 최대 20% 더 긴 주행 거리를 주장합니다.

가연성 액체 전해질을 고체 비가연성 물질로 대체함으로써, 전고체 배터리는 본질적으로 우수한 안전 특성을 제공합니다. 이는 기존 리튬 이온 배터리의 우려 사항인 열 폭주, 과열 또는 폭발 위험을 크게 줄입니다. 예를 들어, 프로로지움의 완전 무기 전해질은 본질적으로 불연성이라고 강조됩니다.

전고체 배터리의 독특한 아키텍처는 최적화된 고체 전해질과 함께 초고속 충전 속도를 가능하게 합니다. 15분 이내에 배터리를 60-80% 충전할 수 있다는 예측이 있으며 , 도요타는 특히 10%에서 80%까지 15분 이내에 충전할 수 있다고 예상하여 휘발유 주유 시간과 유사한 수준으로 EV 충전 시간을 크게 단축시킵니다.

전고체 배터리는 일반적으로 인상적인 사이클 수명과 내구성을 보여줍니다. 도요타와 같은 일부 개발사들은 전고체 배터리의 작동 수명을 15년 이상으로 목표하고 있으며, 이는 매일 EV에 사용될 경우 300,000km 이상에 해당합니다. 액체 성분이 없기 때문에 전고체 배터리는 전해질 팽창을 수용할 필요가 없어 더 작고 다용도적인 배터리 설계가 가능합니다. 이는 더 가볍고 공간 효율적인 배터리 팩과 차량 통합을 위한 더 큰 설계 유연성으로 이어질 수 있습니다.

지속적인 과제

이론적인 장점에도 불구하고, 전고체 배터리 생산에 필요한 재료 및 제조 공정은 여전히 개발 단계에 있어 기존 리튬 이온 기술에 비해 생산 비용이 상당히 높습니다. 도요타도 초기 전고체 배터리의 가격이 더 높을 것이라고 인정했습니다.

복잡한 실험실 수준의 공정을 기가와트시(GWh) 규모의 대량 생산으로 확장하는 것은 엄청나고 비용이 많이 들며 시간이 많이 소요되는 과제입니다. 전해질 흡수와 같은 특정 생산 단계의 느리고 복잡한 특성은 빠른 확장을 더욱 어렵게 만듭니다.

고체 전해질과 전극 사이의 안정적이고 효율적인 접촉을 유지하는 것은 중요한 기술적 난관입니다. 접촉 불량은 내부 저항 증가, 성능 저하 및 가속화된 열화를 초래할 수 있습니다. 특히 리튬 금속 양극이 충전 및 방전 중에 팽창 및 수축하는 "호흡" 효과는 층이 분리되어 용량 손실로 이어질 수 있는 주목할 만한 문제입니다.

고체 전해질이 덴드라이트 성장을 억제하도록 의도되었지만, 특히 리튬 금속 양극에서는 리튬 덴드라이트(바늘 모양 구조) 형성이 여전히 발생하여 내부 단락 및 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

전고체 배터리의 고온 성능 향상에도 불구하고, 대형 배터리 팩 내에서 효과적인 열 관리는 여전히 중요합니다. 고체 전해질에 손상을 입히지 않고 최적의 성능을 보장하기 위해서는 극심한 온도 변동을 방지하는 것이 필요하며, 일부 고체 전해질은 특정 온도(예: 50°C) 이상에서만 이온을 효율적으로 전도하기 때문입니다.

다양한 실제 조건에서 포괄적인 장기 신뢰성 및 남용 내성 테스트는 자동차 애플리케이션에 여전히 중요합니다. 특히 다양한 기후 및 주행 시나리오에서 차량 수명 동안 일관된 성능과 안전성을 보장하려면 광범위한 검증이 필요합니다.

전고체 배터리의 압도적인 이론적 장점(고에너지 밀도, 향상된 안전성, 빠른 충전, 긴 수명)은 널리 알려져 있습니다. 그러나 높은 생산 비용, 확장성, 계면 안정성, 열 관리와 같은 지속적이고 상당한 과제는 광범위한 상용화를 가로막는 강력한 장벽입니다. 높은 비용이라는 경제적 장벽과 생산 확장의 기술적 어려움은 시제품이 기술적으로 "작동"하더라도 대량 채택에 경제적으로 실현 가능하지 않을 수 있음을 의미합니다. 마찬가지로, 계면 안정성 및 덴드라이트 형성 같은 근본적인 문제는 약속된 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 엄청난 잠재력과 엄청난 실제적 과제 사이의 내재된 긴장은 인상적인 실험실 돌파구와 일부 개발사의 공격적인 일정에도 불구하고, BMW와 같은 주요 자동차 제조업체들이 2030년대 중반까지 광범위한 전고체 배터리 채택에 대해 신중한 입장을 유지하는 이유를 설명합니다. 이는 전고체 배터리 경쟁의 궁극적인 성공이 단순히 기능적인 전고체 배터리를 "만드는" 것에 관한 것이 아니라, 까다로운 글로벌 자동차 시장에 필요한 규모로 "신뢰할 수 있고 저렴하게 제조하는" 것에 달려 있음을 강조합니다.

4. 전고체 배터리와 다른 첨단 배터리 화학 기술의 구분

전고체 배터리는 기존의 가연성 액체 또는 젤 전해질을 고체 물질로 대체한다는 점에서 기존 리튬 이온 배터리와 근본적으로 다릅니다. 이러한 구조적 변화가 안전성, 에너지 밀도 및 충전 속도에서 약속된 장점의 주요 기반이 됩니다.

리튬 망간 리치(LMR) 배터리

리튬 망간 리치(LMR) 배터리는 전고체 배터리 기술이 아닌, 첨단 리튬 이온 화학 기술을 대표합니다. 이들은 다른 리튬 이온 변형과 유사하게 액체 전해질을 사용하지만, 양극 구성이 변경되었습니다. LMR 배터리는 망간 함량(최대 65%)이 지배적이고 니켈 함량(약 35%)이 상대적으로 낮으며, 코발트는 양극 구성에서 거의 완전히 제거된 것이 특징입니다. 이러한 변화는 비싸고 문제가 많은 원자재에 대한 의존도를 줄이는 것을 목표로 합니다.

LMR 배터리는 고에너지 밀도의 NCM과 비용 효율적인 LFP 배터리 사이의 중간 지점을 차지하는 것을 목표로 합니다. 이들은 약 210-220 Wh/kg의 에너지 밀도를 제공할 것으로 예상되며, 이는 LFP 배터리보다 약 33% 높으면서도 비슷한 비용을 유지합니다. 예상 수명은 NMC 배터리와 유사하게 약 2,000 사이클이며 , 안전성은 LFP 수준으로 예상됩니다.

LMR 배터리는 주로 SUV, 밴, 픽업트럭과 같은 대형 전기차에 사용될 예정이며, 주행 거리, 비용 및 지속 가능성의 균형이 중요한 요소입니다. 포스코퓨처엠은 2025년 내에 LMR 양극재의 대량 생산을 시작할 계획이며, 2-3년 내에 수요가 급증할 것으로 예상합니다. 제너럴 모터스(GM)와 LG에너지솔루션은 합작 법인인 얼티엄 셀즈(Ultium Cells)를 통해 2027년 말까지 LMR 각형 셀의 사전 생산을 시작하고 2028년까지 미국에서 상업 생산을 시작할 계획입니다. GM은 LMR 배터리를 EV에 최초로 적용하는 자동차 제조업체가 되는 것을 목표로 합니다. 포드 또한 자체 LMR 화학 기술을 적극적으로 개발하고 있습니다.

초고속 충전(XFC) 기술 (예: StoreDot)

스토어닷(StoreDot)의 XFC 기술은 전고체 배터리가 아닌, 급속 충전에 특별히 최적화된 첨단 리튬 이온 배터리 화학 기술을 나타냅니다. 이 기술은 실리콘 기반 양극 및 독점적인 유무기 화합물 혁신을 통해 빠른 충전 기능을 달성합니다.

스토어닷은 2,000회 이상의 연속 충전 사이클을 완료하고 초기 용량의 80% 이상을 유지하는 실리콘 기반 XFC EV 배터리 셀을 최초로 검증한 회사입니다. 이 셀은 10%에서 80%까지 단 10분 만에 충전되었습니다. 또한, 스택 수준에서 최소 330Wh/kg 및 860Wh/L의 높은 에너지 밀도를 자랑합니다.

스토어닷은 2024년에 5분 충전으로 100마일 주행이 가능한 XFC 셀의 고급 B-샘플을 EV 제조업체에 제공할 예정입니다. 그들의 야심찬 로드맵은 2026년까지 4분 충전으로 100마일, 2028년까지 3분 충전으로 100마일을 목표로 합니다.

LMR, XFC, 그리고 전고체 배터리 기술 전반에 걸쳐 관찰되는 동시적이고 적극적인 개발 및 상용화 노력은 이러한 기술들이 반드시 동일한 시장 공간이나 시간표를 놓고 경쟁하는 것이 아님을 보여줍니다. LMR은 기존 리튬 이온의 단기적인 진화로, 비용과 성능의 중요한 균형을 제공합니다. XFC는 소비자의 주행 거리 및 충전 불안감을 직접적으로 해결합니다. 반면 전고체 배터리는 궁극적인 성능과 안전성 이점을 약속하는 보다 근본적인 장기적 변화를 나타냅니다. 이는 향후 10년 동안 다양한 배터리 화학 기술이 공존하며 다양한 소비자 요구, 차량 부문 및 가격대에 맞춰질 전략적 다단계 시장 접근 방식을 시사합니다. LMR 및 XFC 기술은 리튬 이온 배터리의 기능과 시장 범위를 확장하는 중요한 가교 솔루션 역할을 할 준비가 되어 있으며, 전고체 배터리는 상당한 제조 및 비용 문제를 극복하고 궁극적으로 광범위하고 비용 효율적인 대량 생산을 위해 성숙해질 것입니다. 이러한 다각화는 위험을 완화하고 전체 EV 환경에서 지속적인 혁신을 가능하게 합니다.

5. 전고체 배터리 상용화를 향한 글로벌 경쟁: 주요 업체 및 로드맵

전고체 배터리(SSB) 상용화를 향한 여정은 최근 몇 년 동안 상당한 추진력을 얻었습니다. 이러한 가속화는 재료 과학의 상당한 발전, 자동차 제조업체와 배터리 개발사 간의 전략적 파트너십 형성, 그리고 다양한 이니셔티브와 인센티브를 통한 강력한 정부 지원에 크게 기인합니다. 업계는 첨단 리튬 이온 및 SSB와 같은 "리튬을 넘어선" 솔루션을 포함한 신흥 배터리 기술이 2035년까지 전 세계 배터리 시장의 25% 이상을 차지할 것으로 예상합니다.

주요 기업 및 SSB 기술/타임라인 심층 분석

프로로지움 테크놀로지 (ProLogium Technology)
- 기술: 프로로지움은 리튬-세라믹 배터리(LCB) 시스템을 전문으로 합니다. 그들의 4세대 LCB 시스템은 "완전 무기 전해질"을 특징으로 하며, 유기 성분을 완전히 제거하고 무기 성분 함량을 90%에서 100%로 늘렸습니다. 이 기술은 탁월한 에너지 밀도(380Wh/kg 및 860-900Wh/L)와 본질적인 불연성을 주장하며, 안전성에서 새로운 기준을 제시합니다.
- 상용화: 프로로지움은 독특하게도 "대량 생산을 달성한 세계 유일의 전고체 배터리 제조업체"이며, 2024년부터 대만 타오위안의 기가팩토리에서 자동차 제조업체에 공급을 시작했다고 주장합니다. 그들은 2025년 말까지 완전 무기 전해질 배터리의 시범 생산을 시작하는 것을 목표로 합니다.
도요타 자동차 (Toyota Motor Corporation)
- 기술: 도요타는 고전도성 황화물 기반 고체 전해질에 초점을 맞추고 있습니다. 그들은 1,000km 주행 거리와 10분 급속 충전 시간을 포함한 야심찬 목표를 추구합니다. 그들의 테스트 결과는 최소한의 용량 저하로 1,000회 이상의 연속 충방전 사이클을 달성했다고 주장합니다.
- 상용화: 도요타는 2027년까지 SSB 기반 EV를 출시할 계획입니다. 생산은 2026년에 시작될 예정이며, 2027-2028년까지 상용화를 정교화하고 2030년까지 대량 생산을 예상합니다. 그들은 프라임 플래닛 에너지 & 솔루션(Prime Planet Energy & Solutions)을 통해 파나소닉과 파트너십을 맺고 있습니다.
삼성SDI (Samsung SDI)
- 기술: 삼성SDI의 핵심 혁신은 산화물 기반 고체 전해질과 양극 내 은-탄소(Ag-C) 복합층의 통합에 있습니다. 이 아키텍처는 900Wh/L의 에너지 밀도를 목표로 하며 , 1,500회 이상의 완전 충전 사이클로 9분 급속 충전 기능을 주장합니다.
- 상용화: 그들의 시범 생산 라인인 "S-라인"은 2024년 3분기에 가동되었습니다. 이 배터리의 초기 공급은 이미 고급 자동차 제조업체에 진행 중입니다. 삼성SDI는 2027년까지 모든 전고체 배터리의 대량 생산을 목표로 설정했으며 , 이 기술을 통합한 최초의 생산 차량은 2026년 말에 출시될 예정입니다.
CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited)
- 기술: CATL은 산화물 및 황화물 기반 고체 전해질을 모두 탐구하며 SSB 연구에 상당한 투자를 했습니다. 그들의 현재 20Ah 배터리 샘플은 리튬 삼원 배터리의 경우 500Wh/kg의 에너지 밀도를 달성했다고 보고됩니다.
- 상용화: 20Ah 샘플의 시험 생산이 진행 중입니다. CATL의 수석 과학자는 2027년까지 모든 전고체 배터리의 소량 생산을 목표로 한다고 밝혔습니다.
퀀텀스케이프 (QuantumScape)
- 기술: 퀀텀스케이프는 세라믹 분리막과 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 SSB 기술(종종 반고체 상태로 언급됨)에 중점을 둡니다. 그들의 셀은 500마일 이상의 EV 주행 거리와 기존 리튬 이온 배터리의 두 배 수명을 목표로 하며 , 15분 만에 80% 충전이 가능하다고 주장합니다.
- 상용화: QSE-5 배터리의 상업 생산은 2027-2029년으로 예상되며, 2027년에는 첫 기가와트시 생산을 목표로 합니다. C-샘플 셀은 2026년에 예상됩니다. 퀀텀스케이프는 폭스바겐과 강력한 전략적 파트너십을 유지하고 있습니다. 이 회사는 현재 매출이 없으며 높은 현금 소모가 특징입니다.
솔리드 파워 (Solid Power)
- 기술: 솔리드 파워는 독점적인 황화물 기반 고체 전해질과 실리콘 기반 양극을 사용하는 완전 전고체 배터리 기술을 개발합니다. 그들의 기술은 500마일 이상의 EV 주행 거리와 리튬 이온 배터리의 두 배 수명을 목표로 합니다.
- 상용화: 그들은 시범 생산 라인을 구축했으며 , 그들의 시제품은 현재 BMW와 같은 전략적 파트너에 의해 검증되고 있습니다. BMW와의 데모 차량은 2025년에 예상됩니다. 솔리드 파워는 2030년까지 완전 대량 생산을 목표로 합니다. 그들은 또한 포드 및 SK온과 파트너십을 맺고 있습니다.
현대자동차 (Hyundai Motor Company)
- 상용화: 현대차는 전고체 배터리 시연 생산 라인을 적극적으로 구축하고 있습니다. 그들은 2025년까지 이 배터리를 장착한 전기차를 시험 생산할 계획입니다. 부분 대량 생산은 2027년에 예상되며, 완전 규모 생산은 2030년을 목표로 합니다.
LG에너지솔루션 (LG Energy Solution)
- 기술: LG에너지솔루션은 마이크로 실리콘 양극을 포함한 장수명 완전 전고체 배터리 기술을 개발하고 있으며, 80% 용량을 유지하면서 500회 이상의 사이클을 달성할 수 있습니다. 그들은 파우치형 전고체 배터리에 중점을 둡니다.
- 상용화: LG에너지솔루션은 2027년까지 최소한 시연 규모의 전고체 배터리를 생산하겠다고 약속했습니다. 전체 상용화는 2030년을 목표로 합니다. 특히, 그들은 전고체 배터리 생산에 집중하기 위해 애리조나 공장 계획을 2028년으로 연기했습니다.
SK온 (SK On)
- 기술: SK온은 폴리머-산화물 복합 및 황화물 기반의 두 가지 ASSB 유형을 개발하고 있습니다. 그들의 시범 시설은 2025년 하반기에 완공될 예정입니다.
- 상용화: 그들은 2027년까지 폴리머-산화물 복합 ASSB의 상업용 시제품을, 2029년까지 황화물 기반 ASSB의 상업용 시제품을 생산할 것으로 예상합니다. 상용화는 2028년(폴리머-산화물)과 2030년(황화물 기반)을 목표로 합니다.
닛산 (Nissan)
- 상용화: 닛산은 2025년에 첫 전고체 셀을 완성할 계획입니다. 대량 생산은 2029년으로 예정되어 있으며, 2028년까지 kWh당 75달러의 비용 절감을 목표로 합니다.
BYD (Build Your Dreams)
- 기술: BYD는 산화물 및 황화물 기반 고체 전해질을 적극적으로 연구하며 수많은 특허를 보유하고 있습니다. 그들은 최대 500Wh/kg의 에너지 밀도를 목표로 합니다.
- 상용화: BYD는 2027년까지 소량의 전고체 배터리를 생산하여 초기에는 고급 모델에 적용하고 이후 대량 시장 EV로 확대할 계획입니다. 그들의 장기 목표는 2033년까지 120,000대의 차량에 배터리를 장착하는 것입니다.

주요 자동차 제조업체(예: BMW-솔리드 파워, 폭스바겐-퀀텀스케이프, 도요타-파나소닉)와 배터리 개발사 간의 합작 투자, 다년간의 공동 개발 계약 및 직접 투자가 광범위하게 형성되는 것은 SSB 환경의 특징입니다. 이러한 협력 모델은 막대한 연구 개발 위험을 분담하고, 미래 공급망을 확보하며, 초기 배터리 기술을 복잡한 차량 플랫폼에 원활하게 통합하는 데 필수적입니다. 또한, 미국 국가 청사진, 인플레이션 감축법, 일본 및 한국의 다양한 컨소시엄에서 볼 수 있듯이 상당한 정부 지원은 국내 배터리 혁신 및 생산에 대한 전략적 중요성을 강조합니다.

프로로지움, 삼성SDI, 도요타, CATL, 현대차 등 여러 기업들이 2024년부터 2027년까지 "대량 생산" 또는 "상용화" 일정을 발표하고 있지만 , SSB의 광범위한 시장 침투 예측(2030년까지 EV의 10-15%, 2035년까지 전체 배터리 시장의 25% 이상)은 이러한 초기 "대량 생산"이 상대적으로 소량으로 이루어질 가능성이 높다는 것을 시사합니다. 이러한 초기 생산은 SSB의 높은 초기 비용을 감당할 수 있는 프리미엄 또는 틈새 시장 애플리케이션을 목표로 할 것입니다. 주류 EV를 위한 진정한 광범위하고 비용 경쟁력 있는 채택은 나중에 단계에서 예상됩니다. 이는 전고체 배터리 상용화를 향한 산업의 여정이 다음과 같은 뚜렷한 단계로 전개되고 있음을 의미합니다.

시제품 및 시연 (현재): 통제된 환경 및 테스트 차량에서 기술적 타당성을 입증하고 근본적인 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다.
소량 및 틈새 시장 상용화 (2024-2027): 높은 성능 이점이 높은 비용을 상회하는 고가치 애플리케이션, 고급 EV 또는 특수 산업 용도를 위한 초기 시장 진입.
부분 대량 생산 및 확장 (2027-2030): 생산량의 점진적 증가로, 새로운 EV의 상당 부분(하지만 아직 지배적이지는 않은)에 SSB가 장착됩니다.
완전 대량 생산 및 비용 균등화 (2030년 이후): 제조 공정이 성숙하고 비용이 크게 감소함에 따라 주류 EV 부문 전반에 걸쳐 광범위하게 채택되며, 잠재적으로 기존 리튬 이온 배터리와 비용 균등화를 이루거나 능가합니다. 이러한 단계별 접근 방식은 파괴적인 기술을 시장에 출시하는 데 필요한 상당한 위험과 자본 요구 사항을 관리하는 데 중요합니다.

표 1: 주요 업체별 전고체 배터리 상용화 타임라인

회사주요 SSB 기술/전해질 유형주요 성능 목표 (에너지 밀도, 충전 속도, 수명)상용화 목표 연도 및 단계주요 파트너십

프로로지움 테크놀로지	리튬-세라믹/무기 전해질	380Wh/kg, 860-900Wh/L, 불연성	2024: 대량 생산 (초기), 2025: 시범 생산
도요타 자동차	황화물 기반 전해질	1,000km 주행, 10분 급속 충전, >1,000 사이클	2026: 생산 시작, 2027-2028: 상용화, 2030: 대량 생산	파나소닉 (프라임 플래닛 에너지 & 솔루션)
삼성SDI	산화물 기반/Ag-C 복합 양극	900Wh/L, 9분 급속 충전, >1,500 사이클	2024년 3분기: 시범 라인 가동, 2026년 말: 첫 생산 차량, 2027: 대량 생산
CATL	산화물/황화물 기반	500Wh/kg	2027: 소량 생산 (목표)	CALB, EVE Energy, SVOLT, Gotion High-Tech, FinDreams Battery
퀀텀스케이프	리튬 금속/세라믹 분리막	500마일 이상 주행, 15분 80% 충전, 2배 수명	2027: 첫 GWh 생산, 2027-2029: 상업 생산	폭스바겐
솔리드 파워	황화물 기반/실리콘 양극	500마일 이상 주행, 2배 수명	2025: BMW 데모 차량, 2030: 완전 대량 생산	BMW, 포드, SK온
현대자동차			2025: EV 시험 생산, 2027: 부분 대량 생산, 2030: 완전 규모 생산
LG에너지솔루션	마이크로 실리콘 양극	500회 이상 사이클 (80% 용량 유지)	2027: 시연 규모, 2030: 상용화	Factorial, 금호석유화학
SK온	폴리머-산화물 복합/황화물 기반		2027: 폴리머-산화물 시제품, 2028: 폴리머-산화물 상용화, 2029: 황화물 시제품, 2030: 황화물 상용화
닛산		2배 에너지 밀도, 2028년까지 $75/kWh 비용	2025: 첫 셀 완성, 2029: 대량 생산
BYD	산화물/황화물 기반	최대 500Wh/kg	2027: 소량 생산 (고급 모델)

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6. 가장 빠른 전고체 배터리 상용화 예측: 선두 후보 및 근거

명시된 타임라인, 입증된 진행 상황, 그리고 현재 생산 능력의 특성을 종합적으로 분석한 결과, 프로로지움 테크놀로지, 삼성SDI, 그리고 도요타 자동차가 자동차 부문에서 가장 빠른 형태의 전고체 배터리 상용화를 달성할 선두 주자로 부상하고 있습니다. 여기서 상용화는 초기 소량 생산 또는 시범 생산이 차량 통합으로 이어지는 것을 의미합니다.

각 후보에 대한 상세 근거

프로로지움 테크놀로지 (ProLogium Technology)
- 근거: 프로로지움은 가장 공격적이고 독특한 주장을 하고 있습니다. 바로 "대량 생산을 달성한 세계 유일의 전고체 배터리 제조업체"이며, 대만 타오위안의 기가팩토리에서 "2024년부터 자동차 제조업체에 공급을 시작했다"는 것입니다. 이는 초기 물량이 제한적일지라도 제조 준비 및 실제 시장 진입에서 상당한 선두를 차지하고 있음을 나타냅니다. 그들은 2025년 말까지 완전 무기 전해질 배터리의 시범 생산을 시작하는 데 계속 집중하고 있습니다. 이러한 주장이 사실이라면, 프로로지움은 이미 상용화 단계에 진입하여 다른 경쟁사들보다 앞서고 있습니다.
삼성SDI (Samsung SDI)
- 근거: 삼성SDI는 2024년 3분기에 시범 생산 라인인 "S-라인"을 가동하며 빠른 진전을 보였습니다. 더욱이, 이들은 이미 고급 자동차 제조업체에 초기 배터리를 공급하고 있습니다. 이는 실험실 단계를 넘어 실제 제품을 고객에게 제공하는 중요한 단계입니다. 삼성SDI는 2026년 말에 이 기술을 통합한 첫 생산 차량을 출시할 예정이며, 2027년까지 모든 전고체 배터리의 대량 생산을 목표로 하고 있습니다. 이러한 명확한 로드맵과 이미 진행 중인 공급은 삼성SDI가 가장 빠른 상용화 후보 중 하나임을 뒷받침합니다.
도요타 자동차 (Toyota Motor Corporation)
- 근거: 도요타는 2027년까지 SSB 기반 EV를 출시할 계획을 발표한 최초의 자동차 제조업체입니다. 그들은 2026년에 생산을 시작하고, 2027-2028년까지 상용화를 정교화하며, 2030년까지 대량 생산을 예상하는 구체적인 타임라인을 제시했습니다. 도요타의 수십 년간의 배터리 개발 경험과 하이브리드 차량을 통한 수직 통합은 전고체 배터리 기술을 대규모로 구현하는 데 필요한 역량을 갖추고 있음을 시사합니다. 그들의 황화물 기반 전해질에 대한 집중과 1,000km 주행 거리 및 10분 급속 충전과 같은 야심찬 성능 목표는 그들이 상용화에 진지하게 임하고 있음을 보여줍니다.

결론

BMW와 솔리드 파워의 협력을 통한 BMW i7 전고체 배터리 시제품의 온로드 테스트는 전고체 배터리 기술의 개발에 있어 중요한 기술적 이정표입니다. 이는 실험실 연구에서 실제 차량 통합으로의 전환을 의미하며, 셀 팽창 관리, 작동 압력 제어, 온도 조건 조정과 같은 핵심 엔지니어링 과제를 해결하는 데 필수적인 귀중한 데이터를 제공합니다. 이 테스트는 기술적 타당성을 입증하는 데 중요한 역할을 하지만, BMW 자체의 대량 생산 예상 시점(2030년대 중반)은 이러한 기술이 즉각적인 대량 시장에 보급되기보다는 장기적인 전략적 투자의 일환임을 시사합니다. 이는 전고체 배터리의 높은 생산 비용과 확장성 문제 등 여전히 극복해야 할 상당한 경제적 및 제조상의 난관이 있음을 반영합니다.

현재 전고체 배터리 상용화를 준비하고 있는 주요 업체들을 조사한 결과, 여러 기업들이 공격적인 타임라인을 제시하고 있습니다. 이들 중 가장 빠른 상용화 시점을 보일 것으로 예상되는 업체는 프로로지움 테크놀로지입니다. 프로로지움은 이미 2024년부터 기가팩토리에서 대량 생산을 시작하고 자동차 제조업체에 배터리를 공급하고 있다고 주장하며, 이는 다른 경쟁사들보다 앞서 실제 시장에 진입했다는 것을 의미합니다.

프로로지움 외에도 삼성SDI와 도요타 자동차가 가장 빠른 상용화 후보로 꼽힙니다. 삼성SDI는 2024년 3분기에 시범 생산 라인을 가동하고 이미 고급 자동차 제조업체에 초기 물량을 공급하고 있으며, 2026년 말에는 이 기술을 적용한 첫 생산 차량을, 2027년에는 대량 생산을 목표로 하고 있습니다. 도요타는 2027-2028년까지 SSB 기반 EV를 출시할 계획을 발표한 최초의 자동차 제조업체이며, 2026년 생산 시작을 목표로 하는 구체적인 로드맵을 가지고 있습니다.

전반적으로 전고체 배터리 상용화는 여러 단계를 거쳐 진행될 것으로 예상됩니다. 초기에는 프로로지움, 삼성SDI, 도요타와 같은 선두 주자들이 2024년에서 2027년 사이에 소량 또는 시범 생산을 통해 고급 또는 틈새 시장에 진입할 것입니다. 이후 2027년에서 2030년 사이에 부분적인 대량 생산이 이루어지며, 2030년 이후에야 제조 공정이 성숙하고 비용이 크게 감소하면서 주류 EV 시장에 광범위하게 채택될 것으로 전망됩니다. 이는 전고체 배터리가 궁극적으로 EV 시장의 판도를 바꿀 잠재력을 가지고 있지만, 그 과정은 점진적이며 상당한 기술적, 경제적 과제를 극복해야 함을 시사합니다.

--아래는 사용된 자료들 링크를 gemini가 알려주는데 꼭 안보셔도 됩니다.

보고서에서 사용된 소스

LG에너지솔루션 4680 배터리 테슬라 납품관련 소식 검증과 전망 with Gemini (4)	2025.06.11
전고체 배터리 상용화 로드맵 및 주요 업체 분석 (ChatGPT Deep Research) (5)	2025.06.09
LMR 배터리 알아보기 (Google Deep Rearch) (6)	2025.06.07
쿠팡의 실적 전망 및 주가 예측 분석 보고서 (Google Gemini Deep Research 사용) (8)	2025.06.05
한국 배터리 산업 전망 (2)	2025.05.27

전고체 배터리 상용화 로드맵 및 주요 업체 분석 (Gemini Deep Research)