100조원 규모 휴머노이드 시장 열린다, 2차전지 날개 달까
안녕하세요 서정덕입니다
최근 삼성과 현대차그룹이 로봇 관련 동맹을 맺었다는 소식에 시장이 큰 관심을 보인 바 있습니다.
삼성과 현대의 동맹이라는 것도 의미가 크지만,
가장 중요한 것은 왜 이 둘이 힘을 합쳤는가, 혹은 합쳐야만 했는가에 대해 알아볼 필요가 있다는 겁니다.
이유는 단순하겠죠. 해당 시장이 급속도로 성장하는데 힘을 합쳐 주도권을 가져가기 위해서.
그렇다면 어떤 시장이고, 어떻게 성장할 것이며, 두 기업은 어떤 방식으로 협업을 하게 될 것인지 등에 대해 자세히 살펴 보도록 하겠습니다.
곧 개막할 인터배터리에서 키워드를 예측해 보자면
게임 체인저로 불리는 4680 배터리입니다. 그리고 ESS와 안전, 혁신 등이 거론될 수 있고 전고체 배터리를 빼놓을 수 없습니다.
특히, 꿈의 배터리로 불리는 전고체 배터리에 대한 기대감이 큰 상황 속 각 기업들의 현 위치에 대해 파악할 수 있을겁니다.
이 가운데 4680은 상용화가 진행되고 있으며
상용화 기대가 큰 전고체 배터리인데요
왜 전고체 배터리에 기대할까
- 기존의 리튬이온 배터리와 달리 전해질이 고체인 배터리
- 기존 배터리는 액체 전해질로 인해 발화 가능성과 열폭주 현상 등에 대한 우려가 존재
- 전고체 배터리는 고체 전해질 사용으로 안전성이 높아져
- 에너지 밀도가 높아지기 때문에 당연히 주행거리도 길어지는데 충전시간도 짧아져
- 안전과 성능을 동시에 잡으면서 충전시간도 짧다보니 편의성 측면에서 월등
- 다만, 가격과 기술 상용화 시점이 항상 단점으로 곱히고 있었던 것
현재 국내 배터리 3사의 기술력은 어디까지 와있을까요
- 전고체 배터리를 만들기 위해 고온 고압의 제조공정이 필요
- 제조공정은 양극 음극 고체전해질을 파우치 필름에 넣고 높은 온도와 압력을 가해 만들어 지는 구조
- 이 때 고체 전해질이 크게 3가지로 나뉘는 것인데
1) 황화물계 2)산화물계 3)고분자계
- 삼성SDI는 이전부터 2025년에 전고체 배터리 대형 셀 생산 기술을 개발하고, 2027년 양산에 들어간다는 계획 밝힌바 있어 → 전고체 배터리 가운데 가장 빠른 시기
- 고체전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 독자 기술인 무음극 기술도 강점으로 꼽혀
- 얼마 전 컨콜을 통해 다수 고객에게 샘플을 공급해 평가를 진행한 데 이어 현재 다음 단계의 샘플을 준비하고 있다고 전해
삼성SDI는 2023년 말부터 고객사들에 제품 샘플을 공급 중인 것으로 알려지며, 지난해 말 기준 전고체 배터리 샘플 공급처는 5개 고객사로 확대된 상황
지난해 삼성SDI가 전고체에 집중하며 외적 성장이 좀 더뎠다는 분석도 있는 가운데 이번 전시에서 전고체 배터리 기술력과 안전성을 강조한 차별화된 기술력을 선보이며 방향성을 제시할 것으로 예상
- LG에너지솔루션도 전고체배터리의 출시계획을 밝혔으나 시기는 삼성SDI보다 늦은 2030년이며 고분자계는 2026년 상용화 계획
- SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발중이라고 알려지는데
- SK온은 미국의 벤처기업인 솔리드파워와 협력해서 개발한 황화물계 고체 배터리를 전시하기도 했는데, 2025년까지 고체배터리 파일럿 라인을 구축하고 60Ah 이상 용량의 전기차용 셀을 최대 3만개 생산할 계획이며 전고체 배터리는 2029년 상용화 계획 밝혀
중요한 것은 이것
- 배터리가 자동차에만 국한되는게 아니라는 것
- 같은 크기에 고밀도를 통한 고성능을 갖춘 배터리가 필요한 곳들이 생기는데
- 승용차, 승합차, 트럭 등 세분화 되어 고성능이 필요한 곳들이 늘어나며
- 선박, 드론, UAM, AAA, 그리고 휴머노이드 로봇
- 휴머노이드 로봇 밸류체인 보여주기
삼성·현대차 '로봇용 배터리' 동맹
- 삼성과 현대자동차가 사람을 닮은 휴머노이드 로봇에 들어갈 고성능 배터리를 공동 개발키로 한 것
- 삼성SDI가 개발하는 고용량 배터리를 현대차·기아 로보틱스랩이 로봇에 적용해 충전 및 방전 성능, 사용 시간, 수명 평가 등을 진행하는 방식
- 양측은 현대차의 휴머노이드 회사 보스턴다이내믹스에 공급할 배터리도 공동 개발할 것이란 관측
관건은?
- 배터리 용량
- 아무리 좋은 ‘머리’와 ‘감각’을 지녀도 ‘체력’이 받쳐주지 않으면 휴머노이드는 산업 현장은 물론 일반 가정에서도 별 도움이 안 되는 장식품에 그칠 수 있다는 지적
- 보스턴다이내믹스를 통해 휴머노이드를 개발하고 있는 현대자동차그룹이 삼성SDI와 로봇에 장착할 고성능 배터리 개발에 나선 이유도 이것
어느정도의 배터리가 필요할까
- 보스턴다이내믹스의 휴머노이드 모델 ‘아틀라스’의 배터리 용량은 3700Wh
- 단순히 걷는 정도라면? 4시간 정도 구동 충분히 가능하다고
- 그런데 문제는 AI 연산 및 복잡한 업무, 무거운 짐 등을 들어야 하는 작업시 배터리 소진속도가 급격하게 빨라져
- 실제 고성능 작업을 하게 될 경우 1시간도 진행되지 못하는 수준이라고
- 참고로 테슬라 옵티머스 1세대의 용량은 2300Wh
- 피규어AI의 ‘피규어02’(2250Wh)와 중국 1위 휴머노이드 기업인 유비테크의 ‘워커S1’(2000~3000Wh 추정)
휴머노이드가 1인분을 하려면
- 최소 시간당 2000~3000Wh의 에너지를 써야 한다고
- AI는 물론 각종 센서와 카메라를 돌려야 할 뿐 아니라 구동모터, 무선통신, GPS 등 고성능 작업 연산을 동시에 해야 하기 때문
- 앞으로 휴머노이드가 발전할수록 전력 소모량도 늘어나게 되며 고성능 배터리를 찾을 수밖에 없는 구조라고 추론이 가능
- 그래서 전고체 배터리 이야기가 나오는 셈
휴머노이드 시장은?
- 휴머노이드 시장 규모는 2032년 660억달러(약 94조4900억원)가 될 것으로 추정
- 기업들이 사활을 걸고 뛰어들만한 시장이며, 해당 분야 패권을 잡기 위해 빅테크 기업 모두가 뛰어든 상황
- 결국 해당 휴머노이드 로봇과 핵심 부품 공급망을 누가 선점하느냐에 따라 향후 기업 미래 가치가 변화할 수 있는 셈
- 그래서 전고체배터리 이전에 효율이 개선된 4680을 테슬라에서 먼저 장착하는 것이며
- 전고체 배터리 상용화 이후 전기차 뿐만 아니라 휴머노이드에 탑재되며 개화기를 이끌어 갈 것이라고 추측 가능
현재 상황은
- 테슬라는 이 중 LG에너지솔루션과 손잡고 4680 배터리를 내년에 내놓을 옵티머스 2세대에 장착할 계획
- 에너지 저장용량이 최대 8600Wh까지 증가하는 만큼 일하는 시간을 2~3배 늘려 효율성 제고 가능
- 현대차그룹은 자사 서비스 로봇 ‘달이(DAL-e)’와 다용도 로봇 ‘모베드(MobED)’ 등에 삼성SDI의 로봇 전용 원통형 배터리를 장착한 뒤 성능을 더 높여 보스턴다이내믹스의 아틀라스에 적용할 가능성이 제기되는 상황
이후 상황은
- 2027년 상용화를 선언한 삼성SDI의 전고체를 필두로 제품들이 상용화 되며 해당 기업들과의 협업이 이뤄질 것으로 업계는 예상하고 있어
- 전고체 배터리를 통해 에너지 용량을 2만Wh 이상으로 높일 수 있고 산술적 수치를 계산해 본다면 8시간 가량 일을 시킬 수 있어