전기차를 넘어 인공지능(AI)·로봇 산업으로 확산될 것으로 보이는 전고체 배터리 시장을 놓고 한중일 3국 간의 주도권 경쟁이 한층 치열해지고 있다. 중국이 정부 주도의 대규모 투자로 기술 격차를 좁히고 일본이 완성도 중심의 장기 전략으로 대응하면서 국내 배터리 업계의 긴장감이 한층 높아지고 있다.

16일 업계에 따르면 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사는 전고체 배터리 상용화에 속도를 내고 있다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 적용해 발화 위험을 낮추는 한편 에너지 밀도를 높여 차량 경량화와 주행거리 향상에도 유리하다.

삼성SDI는 2027년 전고체 배터리 상용화를 목표로 하고 있다. 독자 조성한 고체 전해질 소재 개선과 무음극 기술을 기반으로 음극 부피를 줄이고 양극재 비중을 늘려 에너지 밀도와 안전성을 함께 높이는 방향으로 개발이 진행 중이다. 현재 900Wh/L급 전고체 배터리의 양산 준비 로드맵을 공개하고 수원 연구소 내 전용 파일럿 라인 'S라인'에서 시제품을 생산하며 글로벌 완성차 업체들과 성능 검증을 이어가고 있다.

LG에너지솔루션은 오창공장에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축 중이며 2030년 황화물계 양산을 목표로 한다. SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 투트랙 전략을 병행하며 고분자 산화물 복합계는 2028년, 황화물계는 2029년 상용화를 추진 중이다.

중국과 일본 업체들도 전고체 배터리 주도권 확보에 사활을 걸고 있다. 중국은 전고체 배터리를 차세대 전략산업으로 지정하고 1조원 이상을 투입하는 등 정부 주도의 막대한 자금 지원과 민간 대기업의 공격적 투자를 병행하며 기술 경쟁력을 빠르게 끌어올리고 있다. CATL과 BYD는 각각 2027년 시험생산, 2030년 양산을 목표로 연구개발을 가속화하고 있으며 고션하이테크는 자체 전고체 배터리 '진시'의 파일럿 라인을 2GWh 규모로 확장하기 위한 설계에 착수했다. 개발 초기 대비 에너지 밀도를 50% 이상 높였으며 2027년 일부 전기차 탑재를 시작으로 2030년 대량 양산을 추진하고 있다.

일본은 도요타와 파나소닉을 중심으로 기술 완성도를 높이며 대응에 나서고 있다. 도요타는 전고체 배터리 소재의 파일럿 및 양산 시설을 구축 중이며 2030년까지 생산성 향상, 비용 측면 개선 등을 목표로 하고 있다. 파나소닉 역시 2030년 상용화를 목표로 연구개발을 강화하고 있다.

업계는 전고체 배터리의 본격적인 상용화 시점을 2029∼2030년으로 보고 있다. 일부 기업은 2028년 전후로 초기시장 형성이 가능할 것으로 예상된다. 업계 한 관계자는 "전고체 배터리는 기존 리튬이온 대비 안정성이 높고 에너지 밀도도 높아 로봇·AI 기기 등 고성능 전력 시스템에도 유리하다"며 "중국이 막대한 R&D 투자를 통해 기술 격차를 빠르게 좁히고 있어 우리 기업들도 위기감 속에 개발 속도를 높이고 있다"고 말했다.