[휴머노이드 삼국지] K-배터리 새 '금맥'은 휴머노이드...韓 기업, 시장 선점 성공할까

로봇용 배터리, 2031년까지 연평균 8.9% 성장

삼성SDI·LG엔솔·SK온도 박차…현대차·테슬라와 협력

높은 에너지 밀도 필수…'전고체' 개발 중요성 ↑

삼성SDI가 지난해 3월 서울 강남구 코엑스에서 펼쳐진 배터리 박람회 '인터배터리 2024'에 부스를 차리고 자사의 전고체 배터리를 전시했다. [사진=아주경제DB]

휴머노이드 로봇에 들어갈 로봇용 배터리를 놓고 벌이는 배터리 업체들의 경쟁도 치열하다. 기존 배터리 대비 고성능·경량화가 필수인 만큼 차세대 배터리 기술 개발 역량이 향후 경쟁력 확보에 핵심 요소가 될 전망이다.

20일 시장조사업체 QYR리서치에 따르면 글로벌 모바일 로봇 리튬 배터리 시장 규모는 2024년 3억5300만 달러(약 5180억원)에서 연평균 8.9% 성장해 2031년 6억3600만 달러(약 9333억원)에 달할 것으로 추산된다.

LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 업체들은 로봇용 배터리 개발에 한창이다. 삼성SDI는 지난 2월 현대자동차그룹과 로봇 전용 차세대 배터리 공동 개발에 나선다고 발표했다. 이를 다양한 서비스 로봇에 탑재한다는 목표로, 향후 보스턴다이내믹스의 휴머노이드 로봇 '아틀라스' 2세대에도 탑재될 것으로 예측된다.

LG엔솔은 테슬라와 손잡았다. LG엔솔이 공급할 배터리는 현재 테슬라에 공급 중인 원통형 배터리 '4680 배터리'에서 파생된 형태로, 내년 양산 예정인 '옵티머스' 2세대에 장착될 전망이다. SK온도 최근 자회사 SK배터리아메리카를 통해 로봇 전문 기업인 유일로보틱스와 최대주주 변경을 수반하는 콜옵션 계약을 체결했다.

로봇 전용 배터리는 기존 전기차용 배터리에 비해 작은 크기와 가벼운 무게가 요구되며, 높은 에너지 밀도도 필수다. 최근 배터리 업체들이 앞다퉈 내놓는 4680 배터리는 기존 2170 배터리에 비해 더욱 높은 에너지 밀도를 갖췄는데, 자동차뿐 아니라 로봇 등에 탑재하는 것을 염두에 뒀다.

현재는 로봇에 주로 전동 공구나 경량 이동수단 등에 쓰이는 배터리를 탑재하는데, 크기가 작은 대신 출력 시간이 짧다. 가령 보스턴다이내믹스가 지난 2015년 선보인 '아틀라스' 1세대의 배터리 용량은 3700와트시(Wh)인데, 각종 복잡한 작업을 수행하면 1시간 만에 배터리가 방전된다. 보스턴다이내믹스는 향후 상업용 로봇의 배터리 시간을 4시간으로 늘리는 것이 목표라고 언급했다. 테슬라 '옵티머스' 1세대의 배터리 용량은 2300Wh인데, 테슬라는 8시간을 사용할 수 있다고 밝혔지만 앉고 걷는 등 단순 작업만을 했을 때 기준으로 실제 업무 등에 투입될 시에는 사용 시간이 줄어든다.

이에 업계에서는 전고체 배터리에 대한 주목도가 높아지는 추세다. 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 배터리로, 에너지 밀도와 출력에서 기존 리튬이온 배터리를 크게 앞서는 것으로 평가된다. 다만 고체 전해질은 액체 대비 이온의 이동속도가 떨어져 이로 인한 배터리 출력 속도 저하 문제가 있다. 이러한 기술적 난관을 해결하는 것이 관건이다.