삼성SDI가 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리로 차세대 배터리 시장 공략에 속도를 내고 있다. 삼성SDI는 3월 6일부터 8일까지 열린 ‘인터배터리 2024’에서 전고체 배터리 ‘900Wh/L ASB(All Solid Battery)’ 양산 로드맵을 처음 공개했다. 삼성SDI는 2027년 전고체 배터리 ASB를 양산한다는 목표다. 이를 위해 삼성SDI는 지난해 3월 국내 배터리업계 최초로 경기 수원 삼성SDI연구소에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축했고, 6월에는 시제품 생산을 시작했다. 지난해 하반기부터는 고객사들에게 샘플을 공급하기 시작한 데 이어, 고객사들과 양산을 위한 협의에 나서고 있다.

고주영 삼성SDI ASB사업화추진팀장 부사장은 인터배터리 콘퍼런스 발표에서 “삼성SDI가 준비 중인 전고체 배터리는 양극에서 나오는 리튬을 이용해 전지를 구동하는 무음극 콘셉트”라며 “전고체 배터리의 빠른 론칭이 무엇보다 중요하다 보고 양산 시기를 2027년으로 정했다”고 설명했다.

전고체 배터리 시장 연평균 180% 성장

전고체 배터리는 액체 대신 고체 전해질을 사용하기에 개발 난도가 상당하지만 에너지 밀도가 높아 주행거리가 길고, 화학적으로 안전해 화재 위험이 낮은 것이 장점이다. 특히 삼성SDI가 개발한 ‘900Wh/L ASB’는 음극 부피를 줄이고 양극재를 더 추가한 것으로 알려졌다. 이에 에너지 밀도가 현재 양산 중인 각형 배터리 대비 약 40% 높다. 다만 전고체 배터리 상용화의 가장 큰 걸림돌은 리튬이온 배터리에 비해 4~25배 비싼 제조비용과 짧은 충방전 수명이다. 결국 전고체 배터리 상용화의 핵심은 기술개발에 있다.

에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 글로벌 전고체 배터리 시장 규모는 2022년 약 2750만 달러(약 362억3000만 원)에서 연평균 180%의 높은 성장률을 기록하며 2030년 약 400억 달러(약 52조7000억 원)까지 성장할 것으로 전망된다. 전지용량 면에서 시장은 2030년 149GWh, 2035년 950GWh까지 성장할 것으로 보인다(그래프 참조). 이는 전체 배터리 사용량의 약 10%에 해당한다. 현재 전고체 배터리의 전해질은 황화물계, 폴리머계, 산화물계 등 다양한데, 이 가운데 가장 활발하게 적용되고 있는 황화물계 전고체 배터리는 2030년 43GWh, 2035년 494GWh를 차지할 전망이다.

전문가들은 전고체 배터리 소재 및 양산 관련 표준이 정해지지 않은 현 상황에서 시장 선점이 무엇보다 중요하다고 보고 있다. 삼성SDI가 다른 배터리업체보다 전고체 배터리 양산 시기를 앞당긴 이유도 여기 있다. 전고체 배터리 시장에서 삼성SDI의 최대 경쟁업체는 일본 도요타다. 그동안 전문가들은 도요타가 삼성SDI보다 빨리 전고체 배터리 양산에 들어갈 것으로 전망했다. 하지만 삼성SDI는 이번 양산 로드맵을 통해 도요타보다 한발 빨리 전고체 배터리를 양산할 가능성이 커졌다. 앞서 도요타는 지난해 6월 ‘도요타 테크니컬 워크숍 2023’을 통해 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 2027년이나 2028년에 상용화한다고 밝힌 바 있다. 또한 SK온은 내년까지 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축하고 2029년 상용화에 나선다. LG에너지솔루션은 2030년에나 전고체 배터리를 양산할 계획이다.

삼성SDI 주가 40만 원 돌파

강동진 현대차증권 연구원은 “삼성SDI의 전고체 배터리가 성능 면에서 도요타의 전고체 배터리를 앞설 가능성이 크며, 다른 배터리업체보다 양산 시기도 빠를 것으로 보인다”면서 “기술 주도권 확보 및 산업 표준 선점 측면에서 긍정적 요인”이라고 설명했다.

삼성SDI의 전고체 배터리 양산 로드맵 공개에 주가도 들썩이고 있다. 지난해 4월 78만7000원까지 올랐던 삼성SDI 주가는 전기차 수요 축소에 하락세로 전환했다. 올해 1월 26일에는 장중 34만2000원까지 떨어지며 52주 신저가를 기록하기도 했다. 하지만 전고체 배터리 양산 로드맵 발표 이후 분위기가 바뀌었다. 전고체 배터리 양산 로드맵을 공개한 3월 7일 당일에만 삼성SDI 주가는 13.03% 올랐으며, 이달에만 22.7% 상승했다.

시장에선 삼성SDI 주가가 추가 상승할 여력이 충분하다고 전망한다. 이용욱 한화투자증권 연구원은 “삼성SDI는 전고체 배터리 선두 주자로 그동안 기술적 장벽 탓에 양산 시점이 늦춰졌지만 2027년 첫 포문을 열 것”이라며 “안정적인 실적과 배터리 기술력에도 그동안 저평가돼왔다”고 설명했다. 이 연구원은 이를 바탕으로 삼성SDI 목표주가를 70만 원으로 유지했다. 하나증권은 삼성SDI 목표주가를 81만 원으로 증권사 가운데 가장 높게 잡았다. 김현수 하나증권 연구원은 “2021년부터 지난해까지 삼성SDI의 연평균 투자 금액은 LG에너지솔루션의 44% 수준이었고 지난해는 약 37%에 불과했으나 올해는 약 80% 수준까지 늘어날 전망”이라며 “이 영향으로 디스카운트를 받던 주가가 추가 상승할 수 있다”고 전망했다.

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