전고체 배터리, 전기차보다 스마트폰에 먼저 온다? LGES가 짚은 ‘대량생산’의 벽

전고체 배터리 관련 소식이 나올 때마다 ‘곧 전기차에 적용되는 것 아니냐’는 기대가 커진다. 하지만 LG에너지솔루션의 평가는 한발 더 신중하다. 전고체 배터리는 스마트폰·드론 등 소형 제품에서 먼저 상용화되고, 대중형 전기차에 널리 쓰이기까지는 그보다 약 10년이 더 걸릴 수 있다는 것이다. 핵심 문제는 배터리의 작동 여부가 아니라, 대형 셀을 안정적으로 대량생산하는 능력이다. 114

그렇다고 전고체 배터리 개발이 멈췄다는 뜻은 아니다. LG에너지솔루션은 흑연 기반 전고체 전기차 배터리를 2029년 상용화한다는 목표를 제시하고 있다. 다른 배터리 업체들도 이보다 이른 시점의 파일럿 생산이나 실증 차량 계획을 내놓고 있다. 다만 파일럿 라인, 제한된 시제품, 자동차 업계가 요구하는 규모의 안정적·저비용 양산은 서로 다른 단계다. 192526

전고체 배터리의 진짜 난제는 ‘크기’와 ‘수율’이다

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리에서 액체 전해질을 고체 소재로 바꾼다. 에너지 밀도를 높이고 안전성을 개선할 가능성이 있다는 점에서 주목받지만, 실험실에서 높은 성능을 보이는 것만으로는 상용화가 완성되지 않는다.

LG에너지솔루션 북미법인 대표 로버트 리는 대규모 생산을 가장 큰 장애물로 꼽았다. 소형 셀은 제조가 상대적으로 쉽고 셀 하나에 필요한 소재도 적다. 반면 전기차 배터리는 대형 셀을 높은 생산량으로 만들어야 하며, 제조 공정 전체에서 균일한 품질을 유지해야 한다. 114

따라서 소형 전자기기에서 정상적으로 작동하는 전고체 셀이 곧바로 수백만 대의 전기차에 탑재할 수 있는 배터리팩으로 이어지는 것은 아니다. 자동차용 배터리는 에너지 밀도뿐 아니라 반복 생산 수율, 수명, 충돌과 온도 변화에 대한 안전성, 원가까지 입증해야 한다.

란싱 공장이 보여주는 LGES의 현실적인 전략

LG에너지솔루션이 최근 가동을 시작한 미국 미시간주 란싱 공장은 회사가 당장 어디에 무게를 두고 있는지 보여주는 사례다. 226에이커 규모의 이 시설에는 20억 달러 이상이 투자됐으며, 완전 가동 시 연간 35GWh 이상의 배터리 셀 생산능력을 목표로 한다. 37

이 공장에서는 에너지저장장치(ESS)용 대형 리튬인산철(LFP) 셀과 전기차용 니켈·망간·코발트(NMC) 셀을 함께 생산한다. NMC 셀은 토요타의 2027년형 하이랜더 전기차에 공급될 예정이다. 47

즉 란싱 공장은 당장 전고체 배터리 생산으로 전환하는 시설이 아니다. 지금 제조할 수 있고 고객 수요가 확인된 리튬이온 기술을 확대하는 동시에, 차세대 배터리는 연구개발과 파일럿 생산, 검증 단계를 밟게 하는 전략에 가깝다.

전기차의 다음 단계가 전고체 하나뿐인 것은 아니다

전기차 배터리 업계의 기술 로드맵은 전고체 배터리만으로 구성되지 않는다. GM과 LG에너지솔루션은 2028년부터 미국에서 리튬·망간 리치(LMR) 각형 셀을 상용화할 계획이다. 이 셀은 차세대 전기 픽업트럭과 대형 SUV를 대상으로 하며, 일부 적용 분야에서는 400마일이 넘는 주행거리를 목표로 한다. 양산 전 생산은 그보다 이른 시점에 시작될 예정이다. 373940

LG에너지솔루션은 나트륨이온 배터리도 2027년 상용화를 계획하고 있다고 밝히고 있다. 나트륨은 리튬보다 지구상에 풍부해 원재료 비용을 낮출 여지가 있으며, 고출력 성능과 저온 작동 특성을 바탕으로 ESS와 보급형 전기차 등에 활용될 가능성이 제시된다. 23

이 같은 흐름은 전기차의 개선이 반드시 전고체 배터리의 등장까지 기다려야 하는 것은 아니라는 점을 보여준다. 가격 경쟁력이 중요한 분야에는 LFP, 높은 에너지 밀도가 필요한 차량에는 NMC, 망간을 활용해 비용과 성능의 균형을 노리는 분야에는 LMR이 적용될 수 있다.

중국의 2027년 계획은 어디까지 봐야 할까

CATL과 BYD를 비롯한 중국 배터리 업체와 자동차 기업들은 2027년 전고체 배터리의 시험 생산, 도로 주행 또는 실증 차량 운용 목표를 발표했다. 지리, 파라시스 에너지, CALB, 고션 하이테크 등도 파일럿 생산이나 시험 계획과 연결돼 있다. 4142

대만 배터리 기업 프로로지움은 프랑스 됭케르크에 전고체 배터리 기가팩토리를 건설하기 시작했다. 초기 생산 단계에서 시작해 이후 생산량을 늘리는 로드맵으로, 기술을 훨씬 큰 규모에서 일관되게 생산할 수 있는지를 시험하는 프로젝트다. 43

이러한 발표는 전고체 배터리 개발이 실제 생산과 차량 검증 단계로 이동하고 있다는 증거다. 그러나 2027년 파일럿 생산이 곧 대중형 전기차용 양산을 의미하지는 않는다. 파일럿 라인에서는 검증용 셀을 만들 수 있지만, 높은 수율과 낮은 원가로 수십만·수백만 대 규모의 자동차에 공급할 수 있는지는 별도로 입증해야 한다.

시제품의 주행거리는 가능성을 보여줄 뿐이다

완성차 업체들은 이미 전고체 또는 반고체 배터리를 탑재한 시제품을 시험하고 있다. 미국 팩토리얼 에너지의 셀은 메르세데스-벤츠 EQS 시제품에 사용됐고, 다른 제조사들도 유사한 기술을 실증 차량에서 평가하고 있다. 2153

이런 시험은 실제 도로와 차량 환경에서 배터리가 어떻게 작동하는지 확인할 수 있다는 점에서 중요하다. 하지만 시제품 주행과 일반 소비자가 구매할 수 있는 양산차 출시는 전혀 다른 문제다. 장기간의 내구성 검증, 제조 공정의 일관성, 공급망 확보, 완성차 업체와 소비자가 받아들일 수 있는 가격 구조가 모두 필요하다.

2020년대 후반 전기차 시장에 주는 의미

LG에너지솔루션의 발언을 가장 정확하게 해석하면 ‘전고체 배터리는 모든 분야에서 멀리 있다’는 뜻이 아니다. 소형·특수 제품에서는 먼저 상용화될 수 있지만, 대중형 전기차에서는 셀이 더 크고 생산량이 훨씬 많으며 불량과 안전 문제의 비용도 크기 때문에 시간이 더 걸린다는 의미다. 113

일부 업체가 2020년대 말 이전에 제한적인 상용화나 실증 차량을 선보일 가능성은 있다. LG에너지솔루션 역시 2029년 전고체 전기차 배터리 상용화 목표를 유지하고 있다. 1925 그러나 2020년대 후반 대부분의 전기차 구매자에게 직접적인 영향을 줄 기술은 전고체 배터리보다 개선된 리튬이온 배터리일 가능성이 높다. LFP, NMC, 망간 리치 소재와 새로운 셀 형식이 먼저 가격·주행거리·공급 안정성을 바꿀 수 있다.

앞으로 전고체 배터리 발표를 평가할 때는 약속된 출시 연도만 볼 필요가 없다. 대형 셀의 생산 수율, 충·방전 수명, 안전성, 원가, 그리고 실제 고용량 차량 생산을 뒷받침할 고객 계약이 함께 제시됐는지를 확인해야 한다. 이 요소들이 동시에 입증되기 전까지 ‘파일럿 생산’은 전기차 상용화 완료가 아니라 중요한 엔지니어링 단계로 보는 편이 정확하다.