SK온, 연구개발비 다시 증가…전고체 배터리 개발 집중

3분기 누적 연구개발비 9.9% 늘어난 22314억 원…하이니켈 단결정·실리콘 음극 기술 성과

박혜연 기자

phy@datanews.co.kr | 2026.01.20 08:50:25

SK온이 전기차 캐즘 장기화 속에서도 연구개발(R&D) 투자를 다시 늘리며 차세대 배터리 기술 고도화에 속도를 내고 있다.

20일 데이터뉴스가 금융감독원 전자공시시스템에 공시된 SK온의 분기보고서를 분석한 결과, 2025년 3분기 누적 연구개발비는 2314억 원으로 전년 동기(2105억 원) 대비 9.9% 증가했다. 연구개발비는 모두 배터리사업부문에서 발생했다.

연구개발비 추이는 배터리 매출 흐름과 함께 움직이는 양상을 보였다. 전기차 캐즘의 여파로 배터리 매출이 2023년 18조3655억 원에서 2024년 10조6743억 원으로 급감한 구간에서는 연구개발비도 3007억 원에서 2770억 원으로 줄었다. 이후 2025년 3분기 누적 배터리 매출이 8조9788억 원으로 전년 동기(7조9099억 원) 대비 늘면서, 같은 기간 연구개발비도 다시 늘어난 것으로 해석된다.

이러한 투자 기조 속에서 SK온은 전고체 배터리 핵심 소재 연구 결과를 잇달아 공개하며 ‘차세대 기술’ 메시지를 강화하고 있다.

현재 시장의 주류인 리튬이온 배터리는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막의 4대 요소로 구성된다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 차세대 배터리로, 외부 충격으로 인한 누수와 화재 위험이 낮다.

전고체 배터리는 전해질 소재에 따라 황화물계, 산화물계, 고분자계로 나뉜다. 고분자계는 생산은 쉽지만 저온 환경에서 성능이 저하된다. 산화물계는 비교적 안정성이 우수하지만 고온 열처리 공정이 필요해 대량생산이 쉽지 않다. 황화물계는 성능 잠재력이 커 전기차용 유력 후보로 거론되지만, 제조 난이도와 공정 비용 등 해결해야 할 과제도 적지 않다. 이런 이유로 국내 주요 업체들은 황화물계를 중심으로 검토·개발을 진행하는 흐름이다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발하는 투트랙 전략을 취하고 있다. 2025년 1월 공개된 연구개발 성과에서는 초고속 광소결 기술을 활용한 고분자-산화물 복합계 전고체 제조 공정 고도화가 제시됐고, 니켈·코발트 대비 가격이 저렴한 망간을 기반으로 한 망간리치(LMRO) 양극재의 황화물계 전고체 적용 가능성을 다룬 연구도 소개됐다.

황화물계 전고체의 핵심 난제로 꼽히는 수명 이슈 관련 성과도 공개됐다. SK온은 2025년 5월 리튬 메탈 음극 표면에 보호막을 형성해 황화물계 전고체 배터리의 수명을 높이는 연구에 성공했고, 국내외 특허 출원을 진행했다고 발표했다.

올해는 소재·전극 성과가 눈에 띈다. SK온은 1월 8일 서울대 연구진과 협력해 니켈 함량 94% 이상의 '울트라 하이니켈' 단결정 양극재를 개발했다고 밝혔다. 여러 입자가 뭉친 다결정 구조보다 단결정 구조가 균열 발생 가능성이 낮아 안정성과 수명 측면에서 유리하다는 평가를 받는다.

이어 15일에는 연세대 연구진과 공동으로 실리콘 음극재의 부피 팽창을 억제하는 신소재 바인더 'PPMA' 개발 성과를 발표했다. 실리콘 음극은 이론상 기존 흑연 대비 저장 용량이 10배 높지만 팽창 문제로 상용화가 어려웠던 소재다.

한편, SK온은 전고체 배터리 양산 준비 속도를 내고 있다. 2025년 하반기 대전 미래기술원 내 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했으며, 황화물계 전고체 배터리 상용화 목표 시점은 2029년을 제시했다.

경쟁사도 전고체 상용화 로드맵을 제시한 상태다. 삼성SDI는 지난 2023년 3월 전고체 파일럿 라인 구축했으며 2027년 전고체 배터리 상용화를 목표하고 있다. LG에너지솔루션은 2030년 황화물계 전고체 배터리 상용화를 목표하고 있다.

박혜연 기자 phy@datanews.co.kr