배터리 가격을 킬로와트시(kWh)당 100달러 이하로 낮추기 위한 기술 경쟁이 본격화되는 가운데 소재 혁신과 공정 기술 개선이 차세대 배터리 산업의 핵심 과제로 떠올랐다. 특히 리튬인산철(LFP)과 하이니켈 중심으로 형성된 배터리 시장 구조 속에서 차세대 소재 개발과 공정 혁신을 통해 가격 경쟁력을 확보하려는 움직임이 이어지고 있다.

◆포스코퓨처엠, 소재·공정 혁신으로 배터리 원가 절감

홍영준 포스코퓨처엠 기술연구소장은 12일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '인터배터리 2026 더 배터리 컨퍼런스'에서 "현재 배터리 산업에서 가장 중요한 과제는 배터리 가격을 킬로와트시(kWh)당 100달러 이하로 낮추는 것"이라며 "지난 15여년 동안 가격이 빠르게 하락했지만 LFP 배터리는 이미 100달러 이하에 도달한 반면 니켈·코발트·망간(NCM) 기반 삼원계 배터리는 여전히 그 수준을 넘고 있다"고 말했다.

배터리 가격 경쟁력과 함께 원료 공급망 구조도 중요한 변수로 꼽힌다. 현재 배터리 소재 공급망의 상당 부분이 중국에 집중돼 있어 유럽 등 주요 시장에서는 원료 확보 문제도 함께 제기되고 있다는 설명이다.

포스코퓨처엠은 소재와 공정 혁신을 통해 가격 경쟁력 확보에 나서고 있다. 홍 소장은 "LFP는 가격 경쟁력이 있지만 에너지 밀도 측면에서 한계가 있다"며 "리튬망간리치(LMR)과 같은 새로운 소재 접근을 통해 에너지 밀도와 가격 경쟁력을 동시에 확보하려고 한다"고 말했다.

양극재 공정 기술 혁신도 추진하고 있다고 밝혔다. 홍 연구소장은 "현재 대부분의 양극재는 전용 열처리 장비인 RHK(Roller Hearth Kiln·롤러 허스 킬른) 소성로 공정을 사용하고 있는데 설비 길이가 약 75미터에 이르는 구조라 생산성과 공정 효율에 한계가 있다"며 "차세대 소성 공정을 개발해 생산 속도와 안정성을 동시에 높이려 하고 있다"고 말했다. 이어 "이러한 공정 혁신을 통해 양극재 생산 공정에서 재하량(장입량)을 2배 이상 올리고 약 24% 수준의 비용 절감이 가능할 것으로 보고 있다"고 덧붙였다.

인조흑연 공정 혁신도 진행되고 있다. 그는 "기존 인조흑연 생산 공정은 약 3000도에 가까운 온도에서 장시간 열처리가 필요한 구조"라며 "촉매 기술을 활용한 연속식 공정을 통해 약 12시간 만에 인조흑연을 생산하는 기술을 개발하고 있다"고 말했다. 이어 "이를 통해 생산 비용을 50% 이상 줄이고 에너지 효율도 크게 개선할 수 있을 것으로 기대한다"고 설명했다.

메탄을 활용한 새로운 흑연 생산 기술도 소개했다. 홍 연구소장은 "메탄에서 분해한 탄소를 가공해 흑연으로 만들고 동시에 수소를 생산하는 공정을 연구하고 있다"며 "이 방식으로 운영하면 약 4000톤 수준의 수소 생산도 가능하다"고 말했다. 이어 "공정 비용을 약 40% 줄이고 탄소 배출을 80% 이상 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 덧붙였다.

홍 연구소장은 연구개발과 협력의 중요성도 강조했다. 그는 "지금과 같은 환경을 극복하려면 결국 연구개발(R&D)에 대한 투자가 핵심"이라며 "소재 기업과 배터리 제조사, 완성차 업체(OEM) 등 다양한 파트너와 협력을 통해 시너지를 내고 비용을 낮추는 것이 중요하다"고 말했다. 이어 "캐즘을 조금 더 빠르게 극복하려면 혼자 경쟁하기보다는 완성차 업체들과 셀 제조사 등 산업 전반의 파트너들과 협력해 시너지를 내는 것이 더 효과적"이라고 덧붙였다.

◆팩토리얼에너지, 전고체 배터리 기술 경쟁력 강조

이날 강연에는 포스코퓨처엠이 지분을 투자한 미국 전고체 배터리 기업 팩토리얼에너지의 시유 황(Siyu Huang) 최고경영자(CEO)도 발표자로 나서 전고체 배터리 기술 개발 전략과 상용화 방향을 소개했다.

시유 황 CEO는 "팩토리얼은 고성능 배터리를 생산하는 방법을 연구하고 있으며 우리가 원하는 초기 설계는 기존 배터리 제조 공정과 호환되도록 하는 것"이라며 "우리가 개발하는 전고체 기술은 리튬이온 대비 에너지 밀도가 최대 80% 높아 훨씬 가볍고 작은 배터리를 만들어 다양한 용도로 활용할 수 있다"고 강조했다.

그는 전고체 배터리의 초기 시장으로 로봇과 방위 산업을 제시했다. 시유 황 CEO는 "우리는 휴머노이드 로봇 등 혁신적인 기술 개발에 이 배터리 기술을 활용할 수 있다고 생각한다"며 "먼저 고성능이 요구되는 특수 시장에서 시작해 점차 적용 범위를 확대할 계획이며 이 시장은 기존 자동차 시장보다 빠른 도입이 가능할 것으로 보고 있다"고 말했다.

이어 "팩토리얼은 이미 205마일 이상의 주행거리를 구현한 전기차 시연 차량을 공개하며 기술 성능을 입증했다"며 "포스코퓨처엠과 같은 파트너와 협력을 통해 전고체 배터리 상용화를 더욱 빠르게 추진해 나가겠다"고 덧붙였다.