차세대 배터리 기술의 핵심으로 꼽히는 전고체 배터리를 둘러싼 주도권 경쟁이 격화되고 있다. 그동안 기술력에서 앞선다는 평가를 받아온 국내 배터리 3사지만, 중국은 정부 주도의 막대한 자금과 CATL·간펑리튬 등 대형 기업들의 공격적 투자를 앞세워 상용화 속도를 빠르게 끌어올리고 있다. 자본력과 세제 지원에서 구조적으로 앞선 중국의 추격이 거세지면서 K-배터리의 기술 우위가 언제까지 유지될 수 있을지 우려가 커지고 있다.

25일 업계에 따르면 글로벌 배터리 기업들은 2027~2028년경 전고체 배터리 소규모 생산을 추진하고 있다. 전고체 배터리는 삼성SDI를 중심으로 국내 기업의 기술 경쟁력이 앞서 있다는 평가가 많았다.

삼성SDI는 2027년 하반기 양산을 목표로 2023년부터 파일럿 라인을 구축하고 고객사 샘플 테스트를 진행해 왔다. 피지컬 AI용 파우치형 전고체 배터리를 먼저 상용화하고 전기차용 각형 전고체 배터리 개발도 병행하는 투트랙 전략으로 적용처를 넓히고 있다. 차세대 제품 개발에 박차를 가하기 위해 올해 1분기에만 연구개발비로 4350억원을 집행했다. 이는 3사 중 가장 높은 전년 동기 대비 21.8% 증가한 수치다.

삼성SDI가 초기 양산 일정에서 앞서 있는 가운데 LG에너지솔루션과 SK온도 기술 노선과 적용처를 세분화하며 대응에 나서고 있다. LG에너지솔루션은 전기차용 흑연계 전고체 배터리를 2029년, 휴머노이드 로봇과 UAM용 무음극계 전고체 배터리를 2030년 상용화하는 로드맵을 제시했다. 대량 생산 안정성이 중요한 전기차에는 기존 리튬이온 배터리와 공정 연계성이 높은 흑연계 방식을, 에너지 밀도 요구가 큰 로봇·항공 분야에는 무음극계 기술을 각각 적용하는 전략이다. LG에너지솔루션의 올해 1분기 연구개발비는 3403억원으로 전년 동기 대비 10.7% 증가했다. SK온은 대전 유성구 미래기술원에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공하고 2029년 상용화를 목표로 황화물계 전고체 배터리 및 핵심 소재 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

문제는 중국의 속도가 예상보다 훨씬 빠르다는 점이다. 중국 최대 리튬 메탈 제조업체 간펑리튬은 최근 에너지 밀도 500Wh/kg의 10Ah 리튬 금속 기반 전고체 배터리 소규모 생산을 세계 최초로 개시했다고 밝혔다. 400Wh/kg급 전고체 배터리도 충·방전 수명 1100회를 넘어섰다고 설명했다. 세계 최대 배터리 기업 CATL도 전고체 배터리 전담 R&D 인력이 이미 1000명을 넘어섰다고 밝힌 바 있으며 2027년 소량 생산을 거쳐 2030년 이후 본격 양산·판매에 나선다는 계획을 제시했다. CATL의 지난해 R&D 투자액은 221억 위안(약 4조7000억원)으로 한국 배터리 3사 합산(3조605억원)보다 1조6000억원 이상 많다. 중국 정부의 세제 지원도 더해져 R&D 비용의 200%를 과세 소득에서 추가 공제한다. 반면 한국 일반 기업의 R&D 세액공제율은 최대 2% 수준에 그쳐 구조적 격차가 크다.

업계 한 관계자는 "리튬이온 배터리 가격이 kWh당 500달러에서 100달러 수준으로 낮아지는 데 20년가량 걸렸던 것처럼 전고체 배터리도 경제성을 갖춘 대량 생산 체제를 확보하기까지 상당한 시간이 필요하다"며 "이 기간 중국 기업들이 기술과 자본력을 바탕으로 상용화 경험을 먼저 축적하면 K-배터리가 전고체 분야에서도 주도권을 내줄 수 있다는 우려가 커질 수 있다"고 말했다.