2026년 1월, 인공지능(AI) 기술은 클라우드를 넘어 우리 곁의 하드웨어에 직접 탑재되는 ‘온디바이스 AI(On-Device AI)’ 시대로 완전히 진입했습니다. 특히 인간의 형태를 닮은 휴머노이드 로봇은 이 기술의 집약체로 평가받으며, 테슬라의 옵티머스 Gen-3, 삼성의 레인보우로보틱스 협업 모델 등이 실생활에 투입되기 시작했습니다.
하지만 이러한 고성능 로봇을 구동하기 위한 ‘에너지원’, 즉 로봇 전용 배터리 기술은 여전히 가장 큰 숙제로 남아있습니다. 최근 LG에너지솔루션과 중국 기업들 간의 전략적 협력 소식은 이 시장의 폭발적인 성장을 예고하고 있습니다. 오늘은 온디바이스 AI 휴머노이드 로봇 배터리 시장의 현주소와 핵심 궁금증 5가지를 심층 분석해 보겠습니다.
1. 로봇 배터리 vs 전기차(EV) 배터리: 무엇이 다른가?
많은 분이 “전기차 배터리를 그대로 로봇에 쓰면 되는 것 아닌가?”라고 생각하시지만, 실상은 전혀 다릅니다. 휴머노이드 로봇은 자동차와는 완전히 다른 구동 메커니즘을 가지고 있기 때문입니다.
- 에너지 밀도와 무게의 사투: 전기차는 배터리가 무거워도 차체 바닥에 배치해 안정감을 주지만, 직립 보행을 하는 휴머노이드는 무게 중심이 조금만 흐트러져도 넘어집니다. 따라서 같은 용량 대비 무게가 훨씬 가벼운 고에너지 밀도가 필수적입니다.
- 급격한 출력 변화(C-rate): 자동차는 정속 주행 시 출력이 일정하지만, 로봇은 관절을 꺾거나 물건을 들어 올릴 때 순간적으로 엄청난 전력을 소모합니다. 이를 견디는 고출력 특성이 일반 EV 배터리보다 훨씬 정교하게 설계되어야 합니다.
- 폼팩터의 자유도: 사각형이나 원통형 표준 규격이 지배적인 EV와 달리, 로봇은 팔, 다리, 몸통 등 복잡한 내부 구조에 맞춰 배터리를 배치해야 하므로 커스텀 디자인(Free Form) 능력이 중요합니다.
2. 삼성과 레인보우로보틱스: 배터리 공급망의 주인공은?
삼성전자가 지분 투자 및 콜옵션을 확보하며 사실상 삼성 로봇 생태계의 중심이 된 레인보우로보틱스에 대한 관심이 뜨겁습니다. 2026년 현재, 레인보우로보틱스의 휴머노이드 및 협동 로봇에 들어가는 배터리 공급망은 다음과 같은 구조를 띄고 있습니다.
- 삼성SDI의 주도: 삼성 그룹사 시너지 차원에서 삼성SDI가 고출력 원통형 배터리(21700, 4680 규격 등)를 주력으로 공급하고 있습니다. 특히 온디바이스 AI 처리를 위해 전력 소모가 극심해진 최신 모델에는 삼성SDI의 고성능 하이니켈 양극재 기술이 적용된 셀이 탑재됩니다.
- BMS(배터리 관리 시스템) 협력: 배터리 셀 자체는 대기업이 공급하지만, 로봇의 움직임에 최적화된 전력 효율을 내기 위한 BMS 설계는 레인보우로보틱스가 자체 개발하거나 국내 중소형 팹리스 기업과 협업하는 방식을 취하고 있습니다.
3. 전고체 배터리: 휴머노이드 로봇의 ‘게임 체인저’가 될까?
전문가들은 전고체 배터리가 휴머노이드 로봇의 상용화 시점을 앞당길 핵심 대안이라고 확신합니다. 그 이유는 크게 두 가지입니다.
- 경량화의 끝판왕: 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체로 바꾸면서 냉각 장치와 분리막 등 부피를 차지하는 부품을 대폭 줄일 수 있습니다. 이는 곧 로봇의 무게를 20~30% 이상 줄이면서도 가동 시간은 2배 가까이 늘릴 수 있음을 의미합니다.
- 화재 안전성: 로봇은 인간과 같은 공간(가정, 병원, 사무실)에서 활동합니다. 기존 리튬이온 배터리의 화재 위험은 로봇 확산의 큰 걸림돌이었으나, 폭발 위험이 거의 없는 전고체 배터리는 ‘가정용 휴머노이드’의 필수 조건이 될 것입니다.
현재 LG에너지솔루션과 삼성SDI는 로봇용 전고체 배터리 샘플을 주요 로봇 제조사에 공급하며 실증 테스트를 진행 중입니다.
4. 희토류 대체 자석 관련주: 로봇 관절의 핵심
휴머노이드 로봇의 관절에는 전기에너지를 운동에너지로 바꾸는 서보 모터가 수십 개 들어갑니다. 이 모터의 핵심 성능은 ‘강력한 자석’에서 나오는데, 중국의 희토류 무기화 전략에 대응하기 위한 희토류 대체(Ferrite 등) 자석 관련주가 2026년 증시의 핵심 테마로 부상했습니다.
- 성림첨단산업(비상장/상장추진): 국내 유일의 희토류 영구자석 생산 기업으로, 현대차 및 로봇 제조사들과 긴밀히 협력 중입니다.
- 노바텍: 태블릿 PC용 자석 시장의 강자로, 최근 로봇용 슬림형 자석 모듈로 사업 영역을 확장하며 주목받고 있습니다.
- 유니온머티리얼: 희토류 자석의 대안인 페라이트 마그네트(Ferrite Magnet) 생산 능력을 보유하고 있어, 공급망 리스크 발생 시 대장주 역할을 합니다.
5. 2차전지 소재주 중 로봇 매출 비중이 가장 높은 기업은?
전기차 시장의 일시적 캐즘(Chasm)을 넘어 로봇 시장에서 실질적인 매출을 내는 기업을 선별해야 합니다.
- 대주전자재료: 실리콘 음극재 분야의 선두주자입니다. 로봇 배터리는 충전 속도와 에너지 밀도가 생명인데, 실리콘 음극재 함량을 높이는 것이 필수적이라 로봇용 프리미엄 라인업 매출 비중이 급격히 상승하고 있습니다.
- 이수스페셜티케미컬: 전고체 배터리의 핵심 소재인 황화물계 고체전해질을 생산합니다. 앞서 언급한 전고체 로봇 도입의 수혜를 가장 직접적으로 받는 기업으로 분류됩니다.
- 포스코퓨처엠: 하이니켈 양극재뿐만 아니라 로봇용 특수 카본 소재 등 포트폴리오를 다변화하며, 단순 EV 기업에서 ‘에너지 소재 토털 솔루션’ 기업으로 탈바꿈하고 있습니다.
결론: 로봇 배터리는 단순한 부품이 아닌 ‘심장’
2026년 현재, 온디바이스 AI를 탑재한 휴머노이드 로봇은 스스로 생각하고 판단합니다. 하지만 그 ‘뇌’가 아무리 똑똑해도 ‘심장’인 배터리가 뒷받침되지 않으면 무용지물입니다. LG에너지솔루션이 중국 업체와 손을 잡고 로봇 배터리 전용 표준화에 나선 이유도 이 거대한 시장을 선점하기 위한 포석입니다.
투자자와 기술 연구자 모두 이제는 자동차를 넘어 ‘움직이는 AI’인 로봇 배터리 공급망에 주목해야 할 때입니다.
[면책특권] 본 포스팅은 2026년 1월 현재 시장 상황과 기술 트렌드를 바탕으로 작성되었습니다. 투자 정보는 참고용이며, 모든 투자의 책임은 투자자 본인에게 있음을 알려드립니다. 특정 종목에 대한 매수/매도 권유가 아닙니다.
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