최근 열린 2026 차세대 이차전지 국제포럼에서 김명환 시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단(K-BIC) 단장이 개회사를 하고 있다. 한국화학연구원 제공


전 세계 이차전지 기술 패권 경쟁 속에서 한때 R&D 예산 삭감으로 위기를 맞았던 '차세대 이차전지 급속 충전 기술'이 국가 경쟁력의 핵심 변수로 다시 부상하고 있다.
9일 과학계에 따르면 차세대 이차전지는 인공지능(AI), 휴머노이드 로봇, 자율주행 전기차 등 미래 산업 확산의 핵심 인프라로 평가받는다. 기존 리튬이온 배터리는 에너지 밀도와 안전성, 충전 속도 측면에서 손오공릴게임 한계가 뚜렷한 만큼, 고에너지 밀도와 초고속 충전, 높은 안정성을 동시에 확보하는 기술이 필수적으로 꼽힌다.
특히 휴머노이드 로봇은 제한된 공간에서 장시간 작동해야 하는 구조적 특성상, 배터리 성능이 산업 발전을 좌우한다.
과거 R&D 예산 조정 과정에서 중단 위기를 겪었던 '차세대 이차전지 급속 충전 기술'이 최근 다시 모바일바다이야기 연구의 핵심 축으로 떠올랐다.
한국화학연구원(이하 화학연)은 '시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단(이하 K-BIC)'을 중심으로 2029년까지 총 1300억 원의 예산을 투입해 미래 산업을 바꿀 '초격차 7대 핵심기술(7-Tool)' 확보에 주력한다.
화학연은 △고에너지 밀도 리튬금속전지 △고안전성 전고체 전지 야마토릴게임 △고속 충·방전 기술 등 차세대 이차전지 상용화를 목표로 한 전방위적 기술 확보를 추진 중이다. 800Wh/L급 고에너지 밀도 전지와 고속 충·방전 구조 개발은 휴머노이드 로봇 등 신산업 적용을 최우선으로 염두에 둔 전략이다.
K-BIC는 1회 충전으로 국내 일주가 가능한 800Wh/ℓ급 고에너지 밀도 리튬금속전지와 화재 위험을 혁신적으로 야마토게임다운로드 낮춘 400Wh/㎏급 고안전성 전고체전지 개발에 역량을 집중하고 있다. 이와 함께 항공 및 미래 모빌리티를 위한 450Wh/㎏급 초경량 리튬황전지, 자원 고갈 걱정 없는 소재 자립화 기술, 출력 밀도 1kW/ℓ급 고속 충·방전 기술을 통해 부피를 30% 저감하는 셀 구조 등 세계 최고 수준의 원천기술을 확보한다는 계획이다.
이는 2040 골드몽사이트 년 약 500조 원 규모로 성장이 예상되는 휴머노이드 로봇 시장에서 한국 배터리가 중국의 LFP 배터리를 압도하기 위해 필수적인 요소로, 협소한 공간에 탑재되면서도 장시간 운용이 가능한 '에너지 심장'을 구현하는 데 초점을 맞추고 있다.



시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단(K-BIC) 세부목표 및 수행체계. 한국화학연구원 제공


국내 배터리 업계의 상용화 경쟁도 치열하다
삼성SDI는 고에너지 밀도의 황화물계 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축해 샘플 테스트를 진행 중이다. LG에너지솔루션은 휴머노이드에 최적화된 전고체 배터리 상용화 시점을 2030년으로 제시했다. SK온 역시 상용화 목표를 2029년으로 앞당기며 기술 주도권 확보에 사활을 걸고 있다.
LG에너지솔루션 사장 출신으로 과기정통부 제1호 국가특임연구원에 임용된 김명환 K-BIC 단장은 "우리의 목표는 단순한 연구실 수준의 성과가 아니라, 실제 산업 현장에서 '게임 체인저'로 쓰일 수 있는 상용화 기술을 내놓는 것"이라며, "산·학·연·관의 강력한 협력 체계를 발판 삼아 2029년까지 세계 시장을 압도할 K-배터리 원천기술을 반드시 선보이겠다"고 강조했다.