5년 새 휴머노이드 로봇 30배 증가 전망
고밀도·초경량화 등에 따라 전고체 주목
전고체 상용화 경쟁…기술 개발 속도전

국내 배터리 3사가 전기차 수요 부진을 보완할 신규 시장을 모색하는 가운데, 휴머노이드 등 로봇 시장이 급부상 하고 있다. 산업계 전반에서 로봇 도입을 추진하면서 로봇에 탑재할 배터리에 대한 관심도 커졌다. 배터리 3사는 로봇에 최적화된 배터리 개발을 추진하며, 초기 시장 선점을 노리고 있다.

9일 시장조사업체 SNE리서치에 따르면, 글로벌 휴머노이드 로봇의 보급 대수가 5년 내 가파르게 증가할 전망이다.

로봇 보급 누적 대수는 지난 2025년 약 2만3000대 수준에서 오는 2030년 69만대로 증가해 2035년 679만대, 2040년에는 5330만대에 이를 전망이다.

산업계에서는 노동인력 감소 등의 구조적 문제를 극복하려는 논의가 꾸준히 제기돼 왔다. 그러다 최근 인공지능(AI) 기술이 기하급수적인 발전을 이루면서 AI 기반 제어·인지 기능이 로봇 상용화를 가속화한다는 분석이다.

지난 1월 CES 2026 전시회에서는 현대차그룹의 로봇 전문 계열사 보스턴다이내믹스가 선보인 휴머노이드 로봇 아틀라스가 관심을 끌었다. 특히 자율 배터리 교환 기능 등을 탑재하는 등 물리적 수행 능력과 제어·인지 능력을 겸비한 수준을 선보였다.

기업의 로봇 투자도 본격화되고 있다. 휴머노이드 로봇 옵티머스 상용화를 추진 중인 테슬라는 전기차 만큼 휴머노이드 로봇이 큰 경제적 가치를 창출할 것으로 평가했다. 이에 모델S와 모델X 전기차 생산 라인 일부를 휴머노이드 로봇 전용 생산 라인으로 전환해 나간다는 구상이다.

로봇 시장의 성장세에 발맞춰 배터리 용량에도 변화가 생길 전망이다. 휴머노이드 로봇 1대당 평균 배터리 탑재 용량이 지난 2025년 1.35kWh에서 2030년 1.9kWh, 2035년 2.6kWh, 2038년 2.74kWh까지 확대될 것으로 추산되고 있다. 

당장은 NCM(니켈·코발트·망간), NCA(니켈·코발트·알루미늄)와 같은 삼원계나 LFP(리튬·인산·철) 배터리가 주가 되겠지만, 중장기적으로 전고체 배터리가 로봇 시장의 주류로 부상할 전망이다.

특히 휴머노이드 로봇의 경우, 공간이 제한적인 만큼 LFP 배터리보다 부피당 에너지밀도가 높은 삼원계 배터리가 유리하다는 분석이다. 여기에 삼원계 배터리가 가진 안전성 문제를 개선하고 부피당 에너지밀도를 더욱 높인 전고체 배터리가 궁극적인 해법이 될 것이란 관측이다.

이에 따라, 전기차 수요 부진으로 주춤했던 전고체 배터리 개발이 다시 시장의 주목을 받고 있다. 국내 배터리 3사 중 삼성SDI를 시작으로 SK온, LG에너지솔루션이 전고체 배터리 상용화를 진행 중이다.

삼성SDI는 내년 양산을 목표로 황화물계 전고체 개발에 속도를 높이고 있다. 전기차 뿐만 아니라, 다수의 로봇 업체와 전고체 배터리를 활용하는 방안을 논의 중이다. 삼성SDI는 올해 전고체 배터리 라인에 대한 증설 투자를 진행하는 등 계획한 일정에 맞춰 상용화하겠다는 방침이다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 총 두 종류의 전고체 배터리를 개발중이다. 지난해 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공하고 기술 개발을 이어가고 있다. 고분자-산화물 복합계의 경우, 오는 2028년을 목표로 하고 황화물계는 2029년까지 상용화할 계획이다.

LG에너지솔루션은 전고체 배터리 개발을 흑연계와 무음극계로 나눠 추진한다. 우선 흑연계 제품을 전기차향으로 오는 2029년 상용화하는 것을 목표로 한다. 이후 무음극계 제품을 휴머노이드 등 로봇향으로 오는 2030년 도입할 예정이다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]