전고체(全固體)

May 2026

글로벌 기업들의 휴머노이드 모델이 연이어 공개되며 피지컬 AI 시대가 가시권에 들어왔습니다. 피지컬 AI는 실체화된 지능을 구현한다는 점에서 이전의 대화형·에이전트형 AI에 없던 제약 요소가 새로 등장합니다. 하드웨어 기술력, 그 중에서도 작동 시간과 출력 한계를 결정짓는 배터리입니다. 업계에서는 기존 리튬이온배터리의 한계를 뛰어넘는 ‘꿈의 배터리’ 전고체 배터리가 피지컬 AI의 심장으로 부상할 것으로 보고 있습니다. 삼일PwC경영연구원에서는 전고체 배터리의 특성과 개발 동향을 살펴보고 전고체 배터리 등장이 K-배터리에 주는 시사점을 짚어보고자 합니다.

I. 실체화된 지능, 어떤 심장을 요하는가?

휴머노이드용 배터리 특성상 기존의 리튬이온배터리로는 한계 존재
- 전기차보다 배터리 탑재 공간이 협소해 충분한 용량 확보 어려움
- 에너지 소모 및 관절 부담 최소화를 위해 경량화 중요
- 배터리 원가 비중 및 가격탄력성이 전기차 대비 낮고, 가격보다 성능이 우선

휴머노이드 로봇 원가 구조 (Tesla Optimus)

자료: 언론종합

전고체 배터리의 부상, 휴머노이드에 적합하다는 공감대 형성
- 전고체 배터리는 핵심 소재인 전해액을 고체 전해질로 대체한 차세대 배터리
- 안전성과 무게/부피 대비 에너지 밀도 모두 높일 수 있는 ‘꿈의 배터리’
- 다만, 높은 가격 문제로 전기차 시장 전면 도입까지는 다소 시간이 걸릴 전망

글로벌 휴머노이드 로봇용 배터리 수요 전망 (단위: GWh)

자료: TrendForce, Statista

II. 꿈과 현실의 경계, 전고체 배터리의 현주소 및 과제

주요국 동향
- 전고체 배터리 분야 특허 출원 누적 건수는 일본, 증가율은 중국 우위
- 일본: 민관 연계 하에 배터리 전주기에 걸친 실증 진행
- 중국: 국가 차원의 기술 표준 발표하며 글로벌 'Rule Maker' 전략 추진
- 한국: 국가첨단전략기술 지정 및 소재 공급망 국산화 추진

전고체 배터리 국적별 특허 출원 (단위: 건)

자료: 지식재산처(2026.02)

주요 기업
- 주요 기업들의 전고체 배터리 양산 목표 시점은 2027~2030년

전고체 배터리 밸류체인 내 주요 기업

자료: 언론종합, 삼일PwC경영연구원

전고체 상용화 · 확산을 위한 해결 과제
- 기술적 과제: 이온 전도도 개선, 덴드라이트 현상 억제
- 경제적 과제: 원자재(황화리튬) 가격 하향 안정화를 위한 대량 양산체계 구축

III. 한걸음 더 가까워진 꿈, 초격차를 위한 제언

구분	현황	제언
공급망 재검토·전환	주요 소재의 중국 의존도 높음(전구체 94%, 수산화니켈 96%, 흑연 96% 등)	리튬메탈 음극·무음극 구조 도입으로 중국 의존도 완화 다양한 지역 대상 광물 프로젝트 참여 및 소재 재활용·대체 기술 개발
기술 표준화 주도	2004~2003년 전고체 배터리 특허 출원 누적 건수: 일본 > 중국 > 한국 중국, 2025년 12월 전기차용 전고체 배터리 기술 표준안 발표	표준과 인증을 선점하는 기업·국가가 시장 내 진입장벽을 형성 및 중장기 공급망 주도권 우위 선점 가능성 높음 정부와 유관기관, 기업 모두 표준과 핵심 특허 중심의 기술 경쟁력 확보 노력 필요
전방시장과의 정합성 확보	가격 민감도가 높은 전기차 시장은 피지컬 AI보다 전고체 배터리 도입이 천천히 진행될 전망	향후 전고체 배터리 가격 하향 안정화 시, 시장 확장을 위해 전기차 업계와의 정합성 확보 필요 기존 리튬이온배터리 중심 차량 플랫폼·인증·규격 체계 선제적 개선
실효성 있는 자금·정책 지원	2026년 1분기 중소기업·스타트업 유치 투자금 45%가 AI 관련 기업에 집중	AI·반도체 못지 않게 2차전지에도 실질적인 정책 관심과 자금 지원 필요

한걸음 더 가까워진 ‘꿈의 배터리’

전고체(全固體)

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