에너지
QuantumScape (QS): 고체 전지 경쟁을 선도하는 기업
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
고체 전지가 다음 큰 도약이 되는 이유
자동차를 시작으로 모든 형태의 교통수단이 전기화되고 곧 트럭, 선박, 심지어 항공기까지 확대됨에 따라 배터리 저장은 이번 십년의 핵심 기술이 되었습니다.
특히 고에너지 밀도가 요구되는 운송 분야에서 그렇고, 풍력 및 태양광과 같은 재생 에너지의 간헐성을 균형 잡는 데에도 중요할 수 있습니다.
산업은 지금까지 비용, 에너지 밀도, 자원 가용성 사이의 최적 균형을 이룬 리튬 이온 기술이 지배해 왔습니다.
하지만 리튬 이온 기술에는 채택을 제한할 수 있는 몇 가지 주요 문제가 있습니다:
- 금속 수지상 결정이 형성되어 치명적인 고장 및 배터리 화재를 일으킬 수 있습니다.
- 영하의 온도에서 성능이 저하되어 추운 기후 및 냉각 지역의 고정 저장에 부적합합니다.
- 에너지 밀도는 높지만 장거리 주행이나 트럭·버스와 같은 중장비 용도에는 아직 이상적이지 않습니다.
- 대부분의 배터리는 전력 손실 및 열화가 빠르게 진행되어 구매자에게 재판매 가치와 고가의 새 배터리 팩 교체 위험에 대한 불안을 야기합니다.
그리고 더 중요한 것은, 리튬 이온은 현재 매우 성숙한 설계이며, 2020년 이후 새로운 모델이 에너지 밀도 향상을 보여주는 경우가 거의 없습니다.
출처: QuantumScape
고체 전지라는 핵심 아이디어는 양극과 음극 사이의 액체 전해질을 고체 전해질로 교체하는 것입니다. 이는 액체 전해질과 그 보관 장치가 무게를 추가하기 때문에 배터리를 더 조밀하게 만들 뿐만 아니라, 기존 액체 전해질이 리튬 배터리 화재 위험의 주요 원인인 만큼 안전성도 향상시킵니다.
이론적으로는 쉬우나 고체 전지 프로토타입을 만드는 실제 작업은 더 복잡합니다. 우리는 이전에 전혀 음극이 없는 설계나 AI를 활용한 실험적 디자인 사례들을 다루었습니다.
하지만 이러한 실험적 설계를 안정적인 품질 수준과 합리적인 비용으로 대량 생산 단계에 올리는 것은 또 다른 도전 과제입니다.
서구의 한 기업이 마침내 고체 전지 대량 생산 라인에 도달한 것으로 보입니다: QuantumScape.
QS 가격 차트
QuantumScape 개요
2010년 설립된 캘리포니아의 QuantumScape는 고체 전지 분야에 일찍 진입한 대표적인 스타트업입니다. CATL(300750.SZ), Samsung, LG Energy Solution(373220.KS)처럼 고체 기술을 개발하는 대형 배터리 제조사와 독립돼 있다는 점도 특징입니다.
회사는 2018년 Volkswagen의 배터리 부문 PowerCo와 합작사를 설립했습니다.
이후 실제 전기차에서 설계 성능을 확인하기 위한 광범위한 시험과 대량 생산 방식 개발이 장기간 진행됐습니다.
출처: QuantumScape
2025년 9월 회사는 마침내 실제 상용 차량인 완전 전기 Ducati V21L 경주용 모터사이클에 배터리를 공개했습니다.
QS 고체 기술로 구동되는 개조형 전기 Ducati에는 Volkswagen 그룹 산하 Audi의 전문가들이 QS 고체 전지 셀용으로 특별 설계한 최초의 배터리 시스템이 탑재됐으며, 경주 트랙에서 이 기술의 잠재력을 보여 줍니다.
Ducati는 Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT, Škoda와 함께 Volkswagen 그룹에 속합니다(그룹 전용 보고서에서 Volkswagen과 독일 자동차 업체의 회복을 위한 전기차 전략을 자세히 읽을 수 있습니다).
전기 모터사이클을 택한 이유는 “소량이지만 주목도가 높은 시연”이 가능하기 때문입니다. 트랙용 모터사이클은 매우 높은 출력과 에너지 밀도를 모두 요구하므로 배터리 팩의 기술적 역량도 입증합니다.
폭스바겐 파트너십
QuantumScape는 대형 완성차 업체나 중국·일본·한국의 기존 배터리 제조사가 아닌 독립 스타트업이어서 투자자에게 위험이 항상 더 컸습니다.
기술이 뛰어나더라도 이를 대량 생산으로 옮길 전문성과 재무 역량이 있는지는 늘 의문이었습니다.
세계 2위 자동차 제조 그룹 Volkswagen과 반복적으로 체결한 자금 조달 및 계약 덕분에 상황이 바뀌고 있으며, 이는 QuantumScape 주주에게 매우 중요합니다.
출처: QuantumScape
독일 자동차 회사는 모든 브랜드와 모델을 위한 공통 전기차 플랫폼인 Scalable Systems Platform(SSP)에 고체 전지를 통합할 예정입니다.
2024년 계약에 따라 PowerCo는 연간 최대 40GWh의 전기차 배터리를 생산할 수 있으며, 연간 80GWh까지 확대할 수 있습니다.
2025년 PowerCo와의 관계는 더욱 긴밀해졌습니다. 무음극 고체 전지가 Ducati 모터사이클에 사용됐고, 공동 규모 확대 팀이 특정 이정표를 달성하면 PowerCo가 향후 2년간 최대 1억 3,100만 달러를 추가 지급합니다.
“이번 확대 계약은 두 회사 사이의 전략적·기술적·재무적 결속이 강화되고 있다는 분명한 신호입니다.
이는 배터리 산업의 판도를 바꿀 플랫폼으로서 QSE-5에 대한 공동의 확신을 반영합니다.”
Volkswagen은 2025년 공동 규모 확대 팀이 특정 이정표를 달성할 경우 향후 2년간 최대 1억 3,100만 달러를 추가 지급하기로 합의했습니다.
또한 Volkswagen 그룹 외 고객에게 제공할 QuantumScape의 잉여 생산능력을 연간 5GWh까지 허용하고, 향후 QS 기술에 대한 라이선스 권리도 부여했습니다.
기타 파트너십
Volkswagen 계약만이 중요한 것은 아닙니다. QuantumScape는 세계적인 주요 완성차 업체와 비공개 공동개발 계약을 맺었고, 매출 기준 선두 완성차 업체와 고급·프리미엄 브랜드뿐 아니라 고정형 저장장치 및 소비자 전자제품 분야와도 협약을 체결했습니다.
QuantumScape는 세라믹 분리막의 대량 생산을 개선하기 위한 파트너십도 확대하고 있습니다. 9월 30일에는 세라믹 분리막 제조 역량을 공동 개발하기 위해 Corning(GLW )과 협약을 발표했으며, 양사의 세계적 세라믹 제조 전문가와 함께 Murata Manufacturing과의 협력도 진전시켰습니다.
“Corning의 세계적 세라믹 제조 역량은 QS 기술 생태계에 이상적인 보완 요소입니다.
생태계 파트너들과 함께 고성능 고체 전지의 확장 가능한 생산 기반을 구축하고 에너지 저장을 혁신한다는 사명을 진전시키고 있습니다.”
QuantumScape 기술
스와이프하여 스크롤 →
| 배터리 유형 | 에너지 밀도 (Wh/L) | 에너지 밀도 (Wh/kg) | 충전 속도 | 열 안전성 |
|---|---|---|---|---|
| QuantumScape QSE-5 | 844 | 301 | 15분에 10–80% | 불연성 분리막 |
| Tesla (TSLA ) 4680(리튬 이온) | 643 | 241 | 25–30분 | 열 관리 필요 |
| BYD LFP Blade | 350–400 | 160 | 30–40분 | 높은 열 안정성 |
QuantumScape의 무음극 설계가 중요한 이유
QuantumScape 배터리의 독특한 특징 중 하나는 공개 당시 혁신적으로 평가받은 무음극 설계입니다.
그 이후 다른 실험적 설계도 이 개념을 더 탐구했지만, 여전히 드물고 매우 진보된 고체 전지 유형입니다.
출처: QuantumScape
무음극 설계는 음극 계면에서 발생하는 용량 손실을 제거해 배터리 내구성을 크게 높입니다. 일반 배터리에서 음극이 차지하는 공간과 부피도 없애 에너지 밀도를 더욱 높입니다.
음극이 없으면 이를 만들 재료와 관련 제조비도 필요하지 않습니다.
이는 기존 리튬 이온 설계뿐 아니라 Toyota (TM ) 같은 미래 고체 전지 제조사보다도 확실한 비용 우위를 제공합니다(이 자동차 업체에 대한 보고서 보기).
출처: QuantumScape
모든 고체 전지와 마찬가지로 QuantumScape 설계는 거의 모든 지표에서 리튬 이온 배터리보다 크게 앞섭니다.
- 15분 만에 충전이 가능합니다 (45 °C에서 10‑80%).
- 액체 전해질을 대체하는 분리막은 불연성이고 연소되지 않습니다.
- 배터리 셀의 에너지 밀도는 844 Wh/L 및 301 Wh/kg입니다.
따라서 Tesla를 여전히 높게 평가할 이유는 많지만(자세한 내용은 보고서 참조), 곧 배터리 품질은 그 이유 가운데 하나가 아닐 수 있습니다.
QuantumScape가 더 큰 셀 형식을 생산하기 시작하면 성능은 더욱 개선될 가능성이 높으며, 1,000Wh/L를 넘는 에너지 밀도도 달성할 수 있을 것으로 보입니다.
출처: QuantumScape
이 성과는 쉽게 얻어진 것이 아니며, 회사가 무음극 고체 전지 분야에 일찍 진입한 덕분입니다.
현재로서는 CATL의 벌집형 배터리 구조가 비슷한 수준으로 덴드라이트 형성을 줄일 가능성이 가장 커 보이며, ION의 무음극 고체 전지도 후보입니다.
“입증한 성능 수준에 도달하기까지 10년 이상, 200만 회 이상의 시험, 3억 달러 이상이 필요했습니다. 따라서 이는 매우 어려운 문제이며 경쟁사가 해결하기도 쉽지 않을 것으로 봅니다.”
고객 선호도와 일치
QuantumScape 배터리의 높은 성능은 내연기관(ICE) 차량을 전기차로 완전히 대체하기 위한 일반적 요구 조건에 부합합니다.
- 최대 주행 거리 375마일(600km) 이상.
- 최대 15분 내 고속 충전, 전체 충전 시 충분한 주행 거리를 제공할 경우에만 널리 받아들여집니다.
- 배터리 수명 최소 12년/150,000마일(240,000km).
- 내연기관 차량과 동일한 비용.
- 극한의 고온·저온 모두에서 정상 작동.
- 화재 위험 없음.
“이 개발의 최종 결과는 긴 주행거리를 제공하고 매우 빠르게 충전되며 사실상 노화하지 않는 배터리 셀이 될 수 있습니다.”
Cobra 분리막: QuantumScape 제조 규모 확대
QuantumScape 배터리는 캘리포니아 산호세의 고도로 자동화된 시설에서 주로 생산될 예정입니다. 새로운 ”Cobra” 셀 설계에는 새로운 열처리 방식을 사용합니다.
효율이 25배 높은 이 열처리는 배터리 생산 시설이 차지하는 공간을 크게 줄여 대량 생산 전개의 핵심이 됩니다. 에너지 사용량도 적어 비용을 더 낮추고 공정의 친환경성을 높입니다.
향후 Cobra 개선판은 생산 공정의 이 부분을 더 발전시킬 전망입니다. Cobra 분리막 공정은 2025년 6월 기준 생산에 들어갔으며 처리량을 크게 높일 것으로 예상됩니다.
QuantumScape (QS)의 향후 주요 이정표
스와이프하여 스크롤 →
| 연도 | 이정표 | 시사점 |
|---|---|---|
| 2024 | QSE-5 기반 셀을 최대 40GWh, 확장 시 80GWh까지 생산하는 PowerCo 라이선스 계약 | 기술을 검증하고 폭스바겐과 함께 기가와트시 규모 생산으로 가는 명확한 경로를 창출합니다. |
| 2025 | PowerCo 협력 확대, 최대 1억 3,100만 달러의 이정표 지급 및 Volkswagen 외 고객용 5GWh 추가 생산능력 | QS 현금 흐름을 강화하고 폭스바겐 그룹 외 고객에게 문을 엽니다. |
| 2025 | IAA Mobility에서 QuantumScape QSE-5 셀을 장착한 Ducati V21L MotoE 경주용 모터사이클 공개 | 무음극 고체 전지의 실제 차량 시연, 실험실을 넘어선 성능 입증. |
| 2025–2026 | Cobra 분리막 공정 기준 생산 진입, 2026년 Ducati 현장 시험 목표 | 파일럿 제조에서 대량 프로토타입 및 트랙 테스트로 전환을 표시합니다. |
| 2027–2028+ | 규모 확대 성공을 전제로 QSE-5 셀을 사용한 최초 상용 전기차 배치 예상 시기 | QuantumScape가 수익 전 기술 스토리에서 의미 있는 배터리 공급자로 전환되는 핵심 전환점. |
Ducati 모터사이클은 공개됐지만 생산량 확대 장비가 2025년에 설치된 뒤 2026년에야 현장 시험을 진행합니다.
전반적으로 2026년은 QuantumScape가 파트너십과 계약, QSE-5 샘플 제공 단계에서 대량 생산 시작과 본격적인 상업 납품으로 전환하는 시점이 될 전망입니다.
다만 Volkswagen의 모터사이클과 이후 자동차 대부분이 QuantumScape/PowerCo 배터리로 달리기까지는 몇 년이 더 필요합니다.
2017년 Tesla가 소량 생산을 넘어 생산량을 늘리는 데 어려움을 겪을 당시 Elon Musk가 말했듯이 “대량 생산은 지옥”이기 때문입니다.
결론
QuantumScape는 2021년 투자자에게 큰 인기를 끌었지만, 대량 생산에 도달할 수 있는지에 대한 회의론이 지배하면서 2025년 7월까지 주가가 급락했습니다.
이후 저점에서 크게 반등했지만 여전히 2021년 수준과는 거리가 있습니다. Volkswagen과의 파트너십 심화가 보여 주듯 오늘날 QuantumScape의 위험 구조는 과거와 크게 달라졌습니다.
회사는 이제 생산능력 확대 단계에 들어섰고, Ducati 모터사이클이라는 상용 제품에 배터리를 탑재했으며, 세계 2위 자동차 제조사의 전기차로 확대할 준비를 하고 있습니다.
동시에 아시아 외 대체 배터리 공급원을 찾는 완성차 업체의 핵심 파트너로도 자리 잡고 있습니다.
따라서 QuantumScape가 스타트업 단계에서 벗어나는 오랜 기다림이 곧 끝날 가능성이 높습니다. 최근 주가 급등은 시장도 이에 동의하고 있음을 보여주며, 기업 이미지 변화는 아직 진행 중입니다.
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