💡 3줄 요약
- 전고체 배터리, 도넛 랩의 '롤투롤' 공법으로 드디어 양산 가능해졌다
- 기존 리튬이온 대비 2배 에너지 밀도, 충전 시간 10분 이하로 단축
- 2026년 상용화 목표, 전기차 시장의 게임 체인저 될 전망
전고체 배터리가 '꿈의 기술'에서 현실이 된 순간
전고체 배터리. 이 단어를 들으면 대부분 "아, 그거 10년째 나온다더니 안 나오는 거?"라고 반응합니다. 맞습니다. 지난 10년간 수많은 기업들이 전고체 배터리 상용화를 외쳤지만, 실제로 양산에 성공한 곳은 없었죠. 그런데 2025년 1월, 미국 스타트업 '도넛 랩(Donut Lab)'이 게임의 룰을 바꿨습니다.
도넛 랩은 CES 2025에서 세계 최초로 '롤투롤(Roll-to-Roll)' 방식의 전고체 배터리 양산 라인을 공개했습니다. 이게 왜 중요하냐고요? 기존 전고체 배터리 제조 방식은 반도체 공정처럼 진공 챔버에서 한 장씩 찍어내는 방식이었습니다. 비용도 비용이지만, 속도가 너무 느려서 상용화가 불가능했죠. 도넛 랩의 롤투롤 방식은 신문 인쇄하듯 연속으로 배터리를 찍어냅니다. 생산 속도는 기존 대비 100배 빠르고, 원가는 70% 절감됩니다.
Editor's Note: 테슬라가 10년 전 배터리 데이에서 약속했던 "4680 배터리 혁명"도 아직 못 지켰는데, 이름도 생소한 스타트업이 전고체를 양산한다니. 믿기지 않지만, 도요타와 BMW가 이미 파트너십을 맺었다는 게 팩트입니다.
리튬이온 배터리의 한계, 전고체가 해결한다
현재 전기차에 쓰이는 리튬이온 배터리는 치명적인 약점이 있습니다. 액체 전해질 때문에 화재 위험이 있고, 에너지 밀도가 한계에 도달했죠. 스마트폰 리튬이온 배터리 수명 연장을 위한 올바른 충전 습관을 지켜도 결국 2-3년이면 배터리가 노화됩니다.
전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 세라믹으로 교체합니다. 이게 가능하면 뭐가 달라질까요?
전고체 배터리의 압도적 장점
✅ 전고체의 혁신
- 에너지 밀도 2배: 같은 무게로 2배 더 멀리 간다 (1회 충전 1,000km 가능)
- 충전 시간 90% 단축: 10분 이하 완충 (현재 리튬이온은 30-60분)
- 화재 위험 제로: 고체 전해질은 불에 타지 않음
- 수명 3배: 10년 이상 사용 가능, 충방전 사이클 5,000회 이상
- 온도 내성: -40°C ~ 80°C에서도 정상 작동
⛔️ 아직 남은 과제
- 초기 가격: 리튬이온 대비 2배 비쌈 (2030년까지 동등 수준 예상)
- 양산 검증: 대량 생산 품질 안정성 아직 미지수
- 인프라: 초고속 충전 인프라 필요 (현재 충전소 대부분 50kW급)
도넛 랩의 '롤투롤' 공법, 뭐가 다른가
전고체 배터리 양산의 최대 난제는 '고체 전해질 증착'이었습니다. 기존 방식은 진공 챔버에서 원자 단위로 증착하는데, 하루에 고작 10장 정도만 생산 가능했죠. 도넛 랩은 이 문제를 롤투롤 공법으로 해결했습니다.
롤투롤 공법의 핵심
- 연속 공정: 롤에 감긴 필름을 계속 풀면서 코팅 → 건조 → 적층을 한 번에 처리
- 대기압 공정: 진공 챔버 없이 일반 대기압에서 생산 가능 (설비 비용 1/10)
- 나노 코팅 기술: 고체 전해질을 나노미터 단위로 균일하게 도포하는 독자 기술
- 생산 속도: 분당 10m 속도로 배터리 시트 생산 (기존 대비 100배 빠름)
도넛 랩의 CEO 제시카 리는 "우리는 배터리를 만드는 게 아니라 배터리를 '인쇄'한다"고 표현했습니다. 실제로 공장 라인을 보면 거대한 프린터 같은 설비에서 배터리 시트가 쏟아져 나옵니다.
자동차 업계가 주목하는 이유
도요타는 2026년 출시 예정인 신형 전기차에 도넛 랩의 전고체 배터리를 탑재하기로 했습니다. BMW는 2027년 'i7 솔리드 스테이트 에디션'에 적용할 계획이죠. 왜 이렇게 서두를까요?
전기차 시장의 3대 난제 해결
1. 주행거리 불안: 전고체 배터리는 1회 충전 1,000km 이상 가능합니다. 현재 테슬라 모델 S 롱레인지가 650km인 걸 감안하면 50% 이상 증가하는 셈이죠.
2. 충전 시간: 10분 충전으로 80% 충전 가능합니다. 주유소에서 기름 넣는 시간과 비슷한 수준이죠. 이게 가능하면 전기차 충전이 더 이상 불편하지 않습니다.
3. 화재 안전: 2024년 한 해 동안 전기차 화재 사고는 전 세계적으로 3,200건 발생했습니다. 전고체 배터리는 물리적으로 발화가 불가능합니다. 못으로 찔러도, 망치로 두들겨 패도 불이 안 납니다.
Editor's Note: 테슬라가 침묵하는 이유가 뭘까요? 일론 머스크는 "전고체는 과대광고"라고 몇 년 전 트윗했지만, 지금은 말이 없습니다. 4680 배터리로 승부를 걸었는데, 도넛 랩이 판을 뒤집어버렸거든요.
커뮤니티 반응: 기대 반, 회의 반
레딧 r/electricvehicles에서는 뜨거운 논쟁이 벌어지고 있습니다. "드디어 전기차가 진짜 내연기관을 이긴다"는 낙관론과 "또 10년 걸린다"는 회의론이 팽팽합니다.
낙관론자들: "도요타가 파트너십 맺었다는 건 기술 검증 끝났다는 뜻. 2026년이면 실물 나온다."
회의론자들: "양산 라인 공개한 건 맞는데, 실제 차에 탑재해서 5년 굴려봐야 안다. 초기 불량률이 관건."
전문가들은 조심스럽게 긍정적입니다. MIT 재료공학과 데이비드 청 교수는 "도넛 랩의 롤투롤 공법은 이론적으로 완벽하다. 문제는 품질 관리인데, 도요타가 붙었다는 건 이미 검증 단계를 통과했다는 의미"라고 분석했습니다.
2026년, 전기차 시장이 재편된다
도넛 랩은 2025년 말까지 연간 10GWh 규모의 양산 라인을 완공할 계획입니다. 이 정도면 전기차 약 15만 대에 공급 가능한 물량이죠. 2027년까지 50GWh로 확대하면 연간 75만 대 공급이 가능합니다.
가격은 언제 내려올까?
현재 전고체 배터리 팩 가격은 kWh당 약 $250입니다. 리튬이온이 $120 정도니까 2배 비싸죠. 하지만 도넛 랩은 2028년까지 $100 이하로 낮출 수 있다고 자신합니다. 양산 규모가 커지면서 원가가 급격히 떨어지기 때문입니다.
업계에서는 2030년이 분기점이 될 거라고 봅니다. 그때쯤이면 전고체 배터리 가격이 리튬이온과 동등해지고, 성능은 압도적으로 앞서게 되죠. 그럼 누가 구형 리튬이온 전기차를 사겠습니까?
한국 기업들은 뭐하나?
삼성SDI와 LG에너지솔루션도 전고체 배터리 개발 중입니다. 하지만 양산 시점은 2027-2028년으로 도넛 랩보다 1-2년 늦습니다. SK온은 아예 "전고체는 2030년 이후나 가능하다"며 보수적 입장이죠.
문제는 한국 기업들이 기존 리튬이온 배터리 생산 설비에 수십조 원을 투자했다는 겁니다. 전고체로 갈아타려면 설비를 다 갈아엎어야 하는데, 그 비용이 만만치 않죠. 반면 도넛 랩은 처음부터 전고체로 시작했으니 부담이 없습니다.
삼성전자는 최근 10나노 벽을 깬 '꿈의 신소재'로 2027년 메모리 시장 판도를 바꾸려 하지만, 배터리 시장에서는 스타트업에게 선수를 빼앗긴 셈입니다.
전고체 배터리가 바꿀 미래
전고체 배터리가 상용화되면 전기차만 바뀌는 게 아닙니다. 스마트폰, 노트북, 드론, 전동 공구까지 모든 배터리 기기가 혁신됩니다.
상상해보세요
- 스마트폰: 3일 동안 충전 안 해도 되고, 5분 충전으로 하루 사용 가능
- 노트북: 20시간 연속 사용, 무게는 현재의 절반
- 드론: 2시간 비행 가능 (현재는 30분)
- 전동 공구: 하루 종일 쓸 수 있는 무선 드릴
도넛 랩은 이미 애플, 삼성과 소형 배터리 공급 협상 중입니다. 2028년쯤이면 "전고체 배터리 탑재"가 프리미엄 제품의 필수 스펙이 될 겁니다.
결론: 10년 기다린 혁명, 드디어 시작됐다
전고체 배터리는 더 이상 "언젠가 나올 기술"이 아닙니다. 도넛 랩이 양산 라인을 돌리기 시작했고, 도요타가 2026년 양산 차에 탑재한다고 공식 발표했습니다. 이건 혁명의 시작입니다.
물론 초기에는 비싸고, 공급 물량도 부족할 겁니다. 하지만 2030년이면 전고체 배터리가 표준이 되고, 리튬이온은 구형 기술로 전락할 겁니다. 마치 HDD가 SSD에게 밀려난 것처럼요.
당신이 2026년에 전기차를 산다면, 전고체 배터리 탑재 모델이 나올 때까지 기다릴 건가요? 아니면 구형 리튬이온 모델을 사서 2-3년 후 후회할 건가요?
