에너지
퀀텀스케이프(QS): 고체 배터리 경쟁을 선도하다
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고체 배터리가 차세대 혁신을 이끌어낼 이유
자동차를 시작으로 모든 교통 수단의 전기화가 진행되고 있으며, 곧 트럭, 선박, 심지어 비행기까지 전기화되면서 배터리 저장이 중요해졌습니다. 키 10년의 기술.
이는 특히 높은 에너지 밀도가 요구되는 운송 부문에 해당되지만, 풍력 및 태양열과 같은 재생 에너지원의 간헐성을 보완하는 데에도 매우 중요할 수 있습니다.
지금까지 배터리 산업은 비용, 에너지 밀도 및 자원 가용성 측면에서 최상의 절충안인 리튬 이온 기술이 지배해 왔습니다.
그러나 리튬 이온 기술은 채택을 제한할 수 있는 몇 가지 주요 문제를 제기합니다.
- 배터리의 심각한 고장과 화재를 일으킬 수 있는 금속 수지상을 형성하는 경향이 있습니다.
- 영하의 온도에서는 제대로 작동하지 않으므로 추운 기후와 추운 지역의 고정 보관에는 적합하지 않습니다.
- 에너지 밀도는 높지만 장거리 주행이나 트럭, 버스와 같은 고하중 용도에는 여전히 이상적이지 않습니다.
- 대부분의 전기차 배터리는 다른 부품보다 전력 손실이 빠르고 성능 저하가 빠르게 진행되어 구매자들은 중고차 가격 하락과 값비싼 새 배터리 팩 교체 필요성에 대한 불안감을 느낍니다.
이러한 모든 이유로 과학자들과 배터리 제조업체들은 더 나은 배터리 설계를 개발하기 위해 노력해 왔습니다.
더욱 중요한 것은 리튬 이온 배터리는 이제 매우 성숙한 설계 방식이며, 2020년 이후로는 새로운 모델에서 에너지 밀도가 향상된 경우가 거의 없다는 점입니다.
출처: QuantumScape
핵심 아이디어는 양극과 음극 사이의 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하는 고체 전해질 배터리입니다. 이는 액체 전해질과 이를 담는 용기가 무게를 증가시키기 때문에 배터리 밀도를 높일 뿐만 아니라, 기존 액체 전해질이 리튬 배터리의 주요 화재 위험 요인인 점을 고려할 때 안전성도 향상시킵니다.
이론상으로는 쉬워 보이지만, 고체 배터리 프로토타입을 제작하는 실제 과정은 훨씬 더 복잡합니다. 우리는 이전에 여러 가지 실험 설계 사례를 다뤘는데, 그중에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다. 양극이 전혀 없는및 인공지능을 사용하여 그렇게 합니다..
하지만 이러한 실험적인 설계를 안정적인 품질 수준과 합리적인 비용으로 대량 생산 단계로 끌어올리는 것은 또 다른 과제입니다.
서구의 한 회사, 퀀텀스케이프(QuantumScape)가 마침내 고체 배터리 대량 생산이라는 목표 지점에 도달한 것으로 보입니다.
(QS )
퀀텀스케이프 개요
캘리포니아 QuantumScape는 2010년 설립 이후 고체 배터리 분야에서 두각을 나타낸 신생 기업으로, 이 분야에 일찍 진출한 점과 CATL과 같은 고체 배터리 기술을 추구하는 대형 배터리 제조업체로부터 독립한 점이 주목할 만합니다.300750.SZ), 삼성, LG 에너지 솔루션(373220.KS).
이후 회사는 2018년에 폭스바겐 배터리 사업부인 파워코(PowerCo)와 합작 투자 회사를 설립했습니다.
이를 계기로 대량 생산 방법을 개발하고 실제 전기차에서 설계 성능을 확인하기 위한 광범위한 테스트를 진행하는 느린 과정이 시작되었습니다.
출처: QuantumScape
9월 2025에서, 그 회사는 마침내 실제 상용 차량에 자사 배터리를 탑재한 모습을 선보였습니다. 완전 전기식 두카티 V21L 레이스 모터사이클.
QS 고체 배터리 기술로 구동되는 개조된 두카티 전기 모터사이클에는 폭스바겐 그룹 소유의 아우디 전문가들이 QS 고체 배터리 셀을 위해 특별히 설계한 최초의 배터리 시스템이 탑재되어 있으며, 이는 레이스 트랙에서 이 기술의 잠재력을 보여줍니다.
두카티는 아우디, 벤틀리, 쿠프라, 람보르기니, 포르쉐, 세아트, 스코다 등과 함께 폭스바겐 그룹에 속해 있습니다. (자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.) 폭스바겐과 그 전기차 전략이 독일 자동차 제조업체의 상황을 반전시킬 수 있을지에 대한 자세한 내용은 그룹 관련 특별 보고서에서 확인하세요.).
전기 오토바이에 초점을 맞추는 이유는 "소규모이지만 높은 가시성을 확보하는 시연"이 가능하다는 점에서 정당화됩니다. 트랙용 오토바이는 극도로 높은 출력과 높은 에너지 밀도를 모두 요구하기 때문에 배터리 팩의 기술적 역량을 보여주는 좋은 사례가 될 수 있습니다.
폭스바겐 파트너십
중국, 일본, 한국의 경쟁사들처럼 거대 자동차 제조업체나 잘 알려진 배터리 제조업체가 아닌 독립적인 스타트업인 퀀텀스케이프는 투자자들에게 항상 더 높은 위험을 안겨주었습니다.
기술 자체는 훌륭할지 모르지만, 이를 대량 생산으로 이끌어낼 전문성과 재정적 능력은 항상 의문점으로 남아 있었습니다.
하지만 세계 2위 자동차 제조 그룹인 폭스바겐과의 반복적인 투자 유치 및 계약 체결 덕분에 상황이 바뀌고 있습니다. 폭스바겐은 퀀텀스케이프의 주주들에게 매우 중요한 기업입니다.
출처: QuantumScape
독일 자동차 회사인 BMW는 자사의 모든 브랜드의 모든 모델에 적용할 수 있는 공통 전기차 플랫폼을 구축하기 위해 설계된 확장형 시스템 플랫폼(SSP)에 고체 배터리를 통합할 예정이다.
$XNUMX Million 미만 2024년 협정, PowerCo는 연간 최대 40기가와트시(GWh) 규모의 전기 자동차 배터리를 생산할 수 있으며, 향후 연간 80GWh까지 확장할 수 있는 옵션을 갖추고 있습니다.
2025년 PowerCo와의 관계가 더욱 가까워집니다.과 두카티 오토바이에 사용되는 고체 배터리그리고 PowerCo는 공동 확장팀이 특정 이정표를 달성하면 향후 2년 동안 최대 1억 3,100만 달러의 새로운 지불을 제공할 예정입니다.
"이번 확대된 계약은 두 회사 간의 전략적, 기술적, 재정적 연계가 확대되고 있음을 분명히 보여주는 신호입니다.
이는 배터리 산업의 판도를 바꿀 플랫폼으로서 QSE-5에 대한 우리의 공통된 확신을 반영합니다."
폭스바겐은 2025년에 공동 규모 확장 팀이 특정 목표를 달성할 경우 향후 2년간 최대 1억 3100만 달러를 추가로 지급하기로 합의했습니다.
기타 파트너십
폭스바겐과의 계약은 이 회사의 중요한 계약 중 일부에 불과하며, 주요 글로벌 자동차 OEM(주문자 생산 방식) 업체와의 비공개 공동 개발 계약, 매출 기준 1위 자동차 OEM 업체, 고급 및 프리미엄 OEM 업체, 그리고 고정형 에너지 저장 장치 및 소비자 전자 제품 분야에서도 계약을 체결했습니다.
퀀텀스케이프는 세라믹 분리막의 대량 생산을 개선하기 위해 파트너십을 확대하고 있으며, 9월 30일에는 다음과 같이 발표했습니다. 코닝과의 계약 (GLW ) 세라믹 분리막 제조 역량을 공동으로 개발하고, 무라타 제조와 함께양사 모두 세계적인 수준의 세라믹 제조 전문가들을 보유하고 있어 협력이 더욱 진전될 것입니다.
“코닝의 세계적인 세라믹 제조 역량은 QS 기술 생태계에 이상적인 추가 요소가 될 것입니다.”
당사는 생태계 파트너들과 함께 고성능 고체 배터리의 확장 가능한 생산을 위한 기반을 구축하고 있으며, 에너지 저장 방식을 혁신하려는 사명을 더욱 발전시켜 나가고 있습니다.”
퀀텀스케이프 기술
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| 배터리 타입 | 에너지 밀도(Wh/L) | 에너지 밀도(Wh/kg) | 충전 속도 | 열 안전 |
|---|---|---|---|---|
| 퀀텀스케이프 QSE-5 | 844 | 301 | 15분 안에 10~80% | 불연성 분리막 |
| 테슬라 4680 (리튬 이온) | 643 | 241 | 25 ~ 30 분 | 열 관리가 필요합니다 |
| BYD LFP 블레이드 | 350-400 | 160 | 30 ~ 40 분 | 높은 열 안정성 |
QuantumScape의 무음극 설계가 중요한 이유
퀀텀스케이프 배터리의 독특한 특징 중 하나는, 공개 당시 혁신적이라고 여겨졌던 것처럼, 양극이 없는 설계를 사용한다는 점입니다.
그 이후로 다른 실험적인 설계들이 이 개념을 더욱 탐구해 왔지만, 여전히 상당히 드물고 매우 발전된 형태의 고체 배터리입니다.
출처: QuantumScape
양극이 없는 설계는 양극 계면에서의 용량 손실을 제거하여 배터리의 내구성을 크게 향상시킵니다. 또한 일반 배터리에서 양극이 차지하는 공간과 부피를 없애 배터리 밀도를 더욱 높입니다.
양극이 없다는 것은 양극을 제작하는 데 필요한 재료와 그에 따른 제조 비용이 필요 없다는 것을 의미합니다.
이로써 해당 회사는 기존 리튬 이온 배터리 설계뿐만 아니라 향후 다른 고체 배터리 제조업체(예: 도요타)에 비해서도 확실한 비용 우위를 확보하게 되었습니다. (TM ), 다른 자동차 제조업체에 대한 저희 보고서를 참조하십시오.).
출처: QuantumScape
모든 고체 배터리와 마찬가지로 QuantumScape의 설계는 거의 모든 면에서 리튬 이온 배터리보다 훨씬 뛰어납니다.
- 이 제품은 단 15분 만에 충전이 가능합니다(45℃ 기준 10%~80% 충전).
- 액체 전해액을 대체하는 분리막은 불연성 및 비가연성입니다.
- 이 배터리 셀의 에너지 밀도는 리터당 844Wh, kg당 301Wh입니다.
따라서 테슬라를 여전히 높이 평가할 만한 이유는 많을 수 있습니다. (자세한 내용은 보고서를 참조하세요)하지만 그 회사의 배터리 품질은 조만간 그중 하나가 아닐 수도 있습니다.
또한 QuantumScape가 더 큰 셀 포맷을 생산하기 시작하면 이러한 성능이 더욱 향상될 가능성이 높으며, 에너지 밀도가 1.000Wh/L를 초과할 것으로 예상된다는 점도 주목해야 합니다.
출처: QuantumScape
이러한 성과는 어렵게 얻어낸 것이며, 회사가 음극이 없는 고체 배터리 분야에 일찍 진출한 덕분에 달성된 것입니다.
현재까지는 대부분 다음과 같은 상황인 것 같습니다. CATL의 벌집형 배터리 구조는 유사한 방식으로 덴드라이트 형성을 줄일 수 있을 것으로 보인다., 그리고 아마도 ION의 양극이 없는 고체 배터리.
"우리가 보여준 성능 수준에 도달하기까지 10년 이상, 200만 건 이상의 테스트, 그리고 3억 달러 이상이 소요되었습니다. 따라서 이는 매우 어려운 문제이며 경쟁업체들이 해결하기 어려울 것이라고 생각합니다."
고객 선호도에 맞춘
퀀텀스케이프 배터리의 향상된 성능은 내연기관 차량을 전기차로 완전히 대체하는 데 필요한 일반적인 요구 사항을 충족합니다.
- 최대 주행 가능 거리는 375마일/600킬로미터 이상입니다.
- 최대 15분 만에 고속 충전이 가능하지만, 이 수치는 완충 시 주행 가능 거리가 충분할 경우에만 널리 받아들여집니다.
- 배터리 수명은 최소 12년 또는 150,000만 마일(240,000만 킬로미터)입니다.
- 내연기관 차량과 동일한 가격입니다.
- 극한의 더위와 추위를 포함한 모든 날씨 조건에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.
- 화재 위험이 없습니다.
"이 개발의 최종 결과는 장거리 주행이 가능하고, 초고속 충전이 가능하며, 사실상 노화가 없는 배터리 셀이 될 수 있습니다."
코브라 분리 장치: 퀀텀스케이프 제조 규모 확장
퀀텀스케이프 배터리는 캘리포니아주 산호세에 있는 고도로 자동화된 시설에서 대부분 생산될 예정입니다. 이 시설에서는 새로운 "코브라" 셀 설계를 위해 새로운 유형의 열처리 기술을 사용할 것입니다.
이 25배 더 효율적인 열처리 방식은 배터리 생산에 필요한 물리적 공간을 획기적으로 줄여 대량 생산을 실현하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 또한 에너지 소비량도 적어 비용 절감에 도움이 되며, 친환경적인 공정으로 자리매김할 수 있습니다.
향후 코브라의 후속 버전에서는 생산 공정의 이러한 요소가 더욱 개선될 것으로 예상됩니다. 코브라 분리 공정은 2025년 6월에 기본 생산에 들어갔으며 처리량을 크게 향상시킬 것입니다.
QuantumScape(QS)의 향후 주요 목표
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| 출간연도 | 연혁 | 이것이 의미하는 바는 무엇인가 |
|---|---|---|
| 2024 | PowerCo와의 라이선스 계약을 통해 최대 40GWh, 최대 80GWh까지 확장 가능한 QSE-5 기반 셀을 공급할 수 있게 되었습니다. | 폭스바겐과 협력하여 기술을 검증하고 기가와트시 규모의 생산을 위한 명확한 로드맵을 제시합니다. |
| 2025 | PowerCo와의 협력 확대, 최대 1억 3100만 달러의 단계별 지급금 및 5GWh의 추가 비VW 발전 용량 확보. | QS의 현금 보유량을 강화하고 폭스바겐 그룹 외의 고객층으로 진출할 수 있는 길을 열어줍니다. |
| 2025 | 두카티 V21L MotoE 레이스 모터사이클이 IAA 모빌리티에서 QuantumScape QSE-5 배터리 셀을 탑재하고 데뷔했습니다. | 실험실 수준을 넘어선 성능을 입증하는, 양극이 없는 고체 전지의 최초 실제 차량 시연. |
| 2025-2026 | 코브라 분리 공정이 기본 생산 단계에 진입했으며, 두카티 현장 테스트는 2026년을 목표로 하고 있습니다. | 시범 생산에서 대량 생산 시제품 및 트랙 테스트로의 전환을 의미합니다. |
| 2027–2028 + | 성공적인 대량 생산을 가정했을 때, QSE-5 배터리 셀을 사용한 최초의 상용 전기차 보급 예상 일정. | 퀀텀스케이프가 매출 발생 이전 단계의 기술 기업에서 의미 있는 배터리 공급업체로 발돋움할 수 있는 중요한 변곡점입니다. |
두카티 모터사이클은 공개되긴 했지만, 2025년에 대량 생산에 필요한 장비를 장착한 후 2026년에야 현장 테스트를 거칠 예정이다.
전반적으로 2026년은 퀀텀스케이프가 파트너십, 계약 체결, QSE-5 배터리 셀 샘플 제공 단계를 넘어 대량 생산 및 본격적인 상업적 공급 단계로 나아가는 전환점이 될 것으로 예상됩니다.
하지만 대부분의 폭스바겐 오토바이와 자동차가 퀀텀스케이프/파워코 기술로 구동되기까지는 몇 년이 더 걸릴 것입니다.
이는 2017년 테슬라가 소량 생산에서 생산량을 늘리는 데 어려움을 겪었을 당시 일론 머스크가 말했듯이 "대량 생산은 지옥"이기 때문입니다.
맺음말
퀀텀스케이프는 2021년 투자자들 사이에서 큰 인기를 얻었지만, 이후 2025년 7월까지 주가가 급격히 하락했습니다. 당시에는 회사의 대량 생산 능력에 대한 회의론이 시장을 지배했습니다.
이후 최저점에서 강하게 반등했지만, 2021년 수준에는 아직 한참 못 미칩니다. 폭스바겐과의 파트너십 심화에서 알 수 있듯이, 오늘날의 퀀텀스케이프는 과거와는 완전히 다른 위험 프로필을 가지고 있습니다.
현재 생산 능력 확장 단계에 진입하여 마침내 두카티 오토바이에 자사 배터리가 상용 제품으로 적용되고 있으며, 세계 2위 자동차 제조업체의 전기차 시장 진출을 준비하고 있습니다.
이와 동시에, 아시아 이외의 지역에서 배터리 공급을 찾고 있는 OEM 기업들에게 핵심 파트너로 자리매김하고 있습니다.
퀀텀스케이프가 스타트업 단계를 벗어나 성장하는 모습을 보기 위한 오랜 기다림은 이제 곧 끝날 것으로 보입니다. 최근 주가 급등은 시장 역시 이러한 전망에 동의하는 듯하며, 기업 이미지 개선 작업이 계속 진행 중임을 시사합니다.
퀀텀스케이프(QS) 주식 관련 최신 뉴스 및 동향
