[TECH 한주] 삼성SDI, 기술력으로 ESS·로봇·UAM 시장 공략…"올해 흑자...

인터배터리 2026에 마련된 삼성SDI 부스에서 모델들이 '피지컬 AI'용 전고체 배터리 샘플을 소개하고 있다 [사진=삼성SDI]

[테크월드뉴스=김승훈 기자] 지난 18일 열린 삼성SDI의 주주총회 분위기는 다소 무거웠습니다. 글로벌 시장에서 중국 배터리 기업의 독주가 이어지면서 지난해 무려 1조7224억원의 영업적자를 기록했기 때문입니다.

올해 들어서도 상황은 나아지지 않고 있습니다.

에너지 전문 시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 올해 1월 세계 각국에 등록된 순수전기차·플러그인하이브리드차(PHEV)·하이브리드차(HEV)에 탑재된 배터리 총사용량은 71.9기가와트시(GWh)로 전년 동기 대비 10.7% 증가했습니다. 하지만 삼성SDI를 비롯한 국내 배터리 3사의 점유율은 12%로 전년 동기 대비 오히려 4.3%포인트 감소했습니다.

이런 가운데 이날 최주선 대표이사 사장이 올 하반기 '흑자 전환'을 선언해 눈길을 끌었습니다.

현재 상황만 놓고 보면 실망한 주주들을 달래기 위한 발언이라고 볼 수도 있지만 삼성SDI가 제시한 전략을 보면 근거 있는 자신감이라는 평가가 나옵니다.

삼성SDI는 에너지저장장치(ESS)와 로보틱스, 도심항공교통(UAM) 3가지 분야에 집중하겠다는 계획입니다. 전기차 배터리 시장은 중국에게 주도권을 뺏겼지만 새롭게 열릴 시장에서는 기술력으로 승부를 보겠다는 것입니다.

높은 화재 안정성 앞세워 ESS 시장 공략…올해 초 1조5천억 잭팟

AI 산업이 성장하면서 이를 뒷받침하기 위한 ESS 시장도 빠르게 확대되고 있습니다.

업계에서는 내년 ESS 시장은 600GWh 수준에 이르고 2035년에는 그 수요가 두 배 이상 늘어날 것으로 보고 있습니다. 지난해 세계 각국에 등록된 전기차 배터리 총 사용량(1187Gwh)과 비슷한 규모가 되는 것입니다.

전기차 배터리는 100KWh를 넘지 않지만 ESS는 보통 4~6MWh로, 자동차보다 50배 이상 큰 용량을 요구합니다. 그렇다보니 화재가 발생하면 큰 피해로 이어지는 경우가 많습니다.지난해 국가정보자원관리원 화재 사고도 ESS에서 발생한 불이 원인이 되었습니다.

이에 삼성SDI는 파우치형에 비해 안정성이 높은 각형 배터리로 ESS 시장을 공략하고 있습니다.

삼성SDI의 각형 배터리는 No TP(No Thermal Propagation, 열확산 방지) 기술 등을 통해 업계 최고 수준의 화재 안전성을 확보하고 있습니다.

여기에 최근에는 ESS용 화재 예방 소프트웨어인 '삼성 배터리 인텔리전스(SBI)'도 개발했습니다. SBI는 AI를 기반으로 배터리의 상태와 이상 징후 등 전반적인 건강 상태를 진단하고 문제 발생 가능성을 사전에 탐지·예측하는 프로그램입니다. 잠재적인 이상 셀을 식별하고 배터리 건강 전반에 대한 종합 의견을 제공해 화재사고를 미리 방지할 수 있도록 도와줍니다.

시장 환경도 삼성SDI에게 우호적으로 변하고 있습니다. 가장 큰 시장인 미국에서 중국산 배터리 퇴출 움직임이 본격화되고 있는 것입니다. 트럼프 행정부가 중국산 배터리에 고율 관세를 부과하고 '중국 부품·소재 배제 정책'을 강조하자 미국 업체들은 한국 배터리 기업에 눈을 돌리고 있습니다.

정원석 iM증권 수석연구위원은 인터배터리 2026의 '더 배터리 콘퍼런스'에서 "작년 12∼13%에 불과하던 한국 배터리 업체들의 미국 ESS 시장 점유율은 올해 20∼30%로 늘어날 것"이라고 전망했습니다.

지난해 말 미국 에너지 관련 인프라·개발 운영 기업에 2조원에 달하는 ESS용 LFP 배터리를 공급하기로 했고, 최근에는 미국 메이저 에너지 전문업체와 1조5천억원 규모의 ESS용 배터리 공급 계약을 체결한 것도 삼성SDI의 기술력과 시장 환경 변화 덕분이라는 분석입니다.

덕분에 이미 ESS사업은 삼성SDI 매출 효자 노릇을 하고 있습니다. 지난해 4분기 ESS 사업은 최대 실적을 기록하며 자동차 수요 부진을 일정 부분 보완했습니다.

삼성SDI의 ESS용 배터리 포트폴리오 [사진=삼성SDI]

'게임체인저' 전고체 배터리로 로봇 시장 공략

삼성SDI는 로보틱스 배터리 시장 진출에도 속도를 내고 있습니다.

현재 하이니켈 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재와 실리콘·흑연 복합체(SCN) 음극, 고출력 탭리스(Tabless) 구조 등 차세대 기술이 적용된 원통형 배터리를 글로벌 로봇 업체에 공급하며 피지컬 AI 시대 대응에 나서고 있습니다.

현대차의 배달 로봇 '달이'와 로봇 플랫폼 '모베드'에는 삼성SDI의 삼원계 원통형 배터리가 적용된 상태입니다.

ESS의 경우 '안정성'이 가장 중요하다면 로봇은 '경량화'가 핵심입니다. 휴머노이드 로봇의 경우 한번 완충시 적어도 8시간 이상은 가동이 되어야 하는데 로봇에 탑재할 수 있는 배터리 크기는 일정 수준 이상 될 수 없습니다. 즉, 고용량을 유지하면서 크기는 줄여야 합니다.

그 해법으로 삼성SDI는 '전고체 배터리'를 선택했습니다. 전고체 배터리는 안정성과 고용량, 경량화라는 모든 조건을 만족시켜 주기 때문이다.

삼성SDI는 이미 지난 2023년에 전고체 사업화 추진팀을 발족했고, 올해 말까지 시제품 검증을 마무리 할 계획입니다. 그리고 내년에는 전고체 배터리 양산을 추진한다는 목표를 갖고 있습니다.

최근 열린 인터배터리 2026에서 전고체 배터리 브랜드 '솔리드스택(SolidStack)'의 피지컬AI용 파우치형 전고체 배터리 샘플을 공개하며 기대감을 키우고 있습니다.

삼성SDI의 ESS용 화재 예방 소프트웨어 SBI [사진=삼성SDI]

R&D 확대로 차세대 배터리 개발도 순항

증권가에서도 삼성SDI의 흑자 전환 가능성을 높게 보고 있습니다. 특히 회사가 보유중인 삼성디스플레이 지분을 매각하기로 한 것에 대해 긍정적인 평가를 보이고 있습니다.

지분 매각으로 약 10조원이 넘는 자금을 확보하게 되는데 이를 차세대 배터리 개발에 활용한다면 글로벌 경쟁에 유리할 수 있다는 것입니다.

삼성SDI는 지난해 설비투자를 줄이며 보수적인 경영에 돌입하면서도 차세대 기술 개발을 위한 투자는 늘렸습니다. 전년 대비 약 9.5% 증가한 1조4209억원을 집행한 것입니다.

이를 통해 지난해 전기차용 46파이 원형 배터리와 전기차(EV)용 고에너지밀도 배터리를 개발했고, 급증하는 인공지능(AI) 데이터센터 수요에 맞춰 무정전전원장치(UPS)용 고출력 ESS 모듈을 개발하는 성과도 냈습니다.

최근에는 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈 배터리의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술도 확보하게 됐습니다. 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상할 수 있는 새로운 전해질 조성을 개발한 것입니다.

리튬메탈 배터리는 기존 삼원계 배터리에 비해 에너지 밀도가 1.6배에 달해 차세대 웨어러블 기기 등 미래 산업의 핵심 기술 가운데 하나로 꼽히지만 충·방전 가능 횟수가 수십 회에 불과해 상용화에 제약이 있습니다.

삼성SDI와 컬럼비아대 공동연구팀은 '겔 고분자 전해질'을 적용해 리튬메탈 배터리의 수명을 늘리는 동시에 안전성도 높여 이 같은 문제를 해결할 수 있는 돌파구를 찾았습니다.

불소 성분을 활용한 겔 고분자 전해질을 개발해 기존 리튬메탈 배터리의 성능 저해 요인을 억제하는데 성공한 것입니다.

이 기술이 상용화된다면 UAM 전용 배터리에서도 경쟁력을 갖게 될 것으로 보입니다. 삼성SDI는 UAM 시장에 리튬황 혹은 리튬메탈 배터리로 대응한다는 계획을 갖고 있습니다.

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