삼성SDI, 미국 전기차 배터리 라인 일부 ESS로 전환…AI 전력시장 공략

삼성SDI가 전기차 중심이었던 배터리 사업의 활용처를 에너지저장장치와 인공지능 데이터센터, 로봇 등으로 확대하고 있다. 미국 생산설비 일부를 ESS용으로 전환하는 동시에 리튬인산철 배터리 양산과 소재 공급망 확보에도 속도를 내고 있다.

삼성SDI가 공개한 자료에 따르면 스텔란티스와 설립한 미국 합작법인 스타플러스에너지는 2025년 4분기부터 전기차용 생산라인 일부를 ESS용으로 단계적으로 바꾸고 있다.

미국 인디애나주 공장에서는 니켈·코발트·알루미늄을 사용한 NCA 기반 ESS 배터리를 생산한다. 올해 4분기에는 리튬인산철 방식의 LFP ESS 배터리도 양산할 예정이다.

기존 삼원계 배터리에 가격 경쟁력과 안정성을 갖춘 LFP 제품을 추가해 미국 고객의 다양한 요구에 대응한다는 전략이다.

대규모 공급계약도 확보했다. 삼성SDI는 2025년 말 미국 에너지 인프라 개발·운영기업과 2조원이 넘는 규모의 ESS용 LFP 배터리 공급계약을 체결했다.

올해 3월에는 다른 미국 에너지 전문기업과 약 1조5,000억원 규모의 ESS 배터리 공급계약을 추가로 맺었다.

두 번째 계약에 포함된 제품은 스타플러스에너지 공장에서 생산한다. 올해부터 2029년까지 NCA와 LFP 배터리를 순차적으로 공급할 계획이다.

ESS 수요 확대의 주요 배경으로는 AI 데이터센터와 재생에너지 발전시설의 증가가 꼽힌다. 발전량과 전력 사용량의 변동에 대응하고 안정적인 전력 공급을 유지하기 위한 배터리의 중요성이 커지고 있기 때문이다.

국제에너지기구가 2025년 발표한 ‘에너지와 AI’ 보고서에 따르면 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 2024년 415TWh에서 2030년 약 945TWh로 두 배 이상 증가할 전망이다. 국제에너지기구는 AI를 전력 사용량 증가의 가장 큰 요인으로 분석했다.

삼성SDI는 데이터센터 내부에서 사용되는 전력 관리용 배터리 제품도 확대하고 있다.

AI 데이터센터용 무정전 전원장치 배터리에는 순간적으로 전력 사용량이 급증하더라도 전력 품질을 안정적으로 유지할 수 있는 기능을 적용했다.

서버에 장착하는 배터리 백업 유닛은 정전이나 전력 공급 장애가 발생했을 때 임시 전력을 제공해 데이터 손실과 서비스 중단을 방지하는 역할을 한다.

삼성SDI는 지난 9월 29일 싱가포르에서 열린 ‘데이터센터 월드 아시아 2026’에 참가해 데이터센터용 제품을 선보였다.

전시 공간에는 무정전 전원장치와 배터리 백업 유닛을 비롯해 일체형 ESS 제품인 삼성배터리박스, 배터리 셀 등을 배치했다.

이 자리에서 원통형 LFP 배터리를 처음 공개했으며 삼성배터리박스 2.0에 탑재할 각형 LFP 배터리도 함께 전시했다.

데이터센터 기업과의 사업 연계도 추진한다. 삼성SDI는 삼성전자와 삼성물산 등과 함께 미국 AI 인프라 기업인 헬릭스 디지털 인프라스트럭처의 창립 투자자로 참여했다.

삼성 계열사 6곳이 투자하기로 한 전체 금액은 10억달러다. 삼성SDI는 이번 투자를 계기로 데이터센터용 무정전 전원장치와 배터리 백업 유닛 분야에서 새로운 사업 기회를 확보할 계획이다.

미국에서 생산할 LFP 배터리의 핵심 소재는 국내 기업들과의 장기계약을 통해 확보하고 있다.

삼성SDI는 올해 3월 엘앤에프와 LFP 양극재 공급계약을 체결했다. 2027년부터 3년 동안 약 1조6,000억원 규모의 양극재를 공급받는 내용이다.

첫 계약기간이 끝난 뒤 추가로 3년간 공급받을 수 있는 선택권도 확보했다. 해당 소재는 미국 스타플러스에너지 공장에서 생산하는 ESS 배터리에 사용할 예정이다.

포스코퓨처엠과는 더욱 큰 규모의 계약을 맺었다. 포스코퓨처엠은 지난 6일 삼성SDI에 LFP 양극재를 장기 공급하는 6조원 규모의 계약을 체결했다.

공급기간은 2027년부터 2032년까지다. 양사는 지난 8월 합의했던 19만톤보다 물량을 두 배 이상 확대했다.

삼성SDI와 포스코퓨처엠은 기존 NCA 소재 중심의 협력관계에 LFP 양극재를 추가했다. 향후에는 리튬망간산화물 양극재와 인조흑연 음극재까지 거래 품목을 확대할 계획이다.

리튬망간산화물은 삼성SDI가 AI 데이터센터 전용 무정전 전원장치 배터리에 적용한 소재이기도 하다.

차세대 제품인 전고체 배터리의 소재 개발에도 협력사를 참여시키고 있다.

삼성SDI와 에코프로비엠은 지난 6일 황화물계 전고체 배터리용 소재를 공동 개발하기 위한 업무협약을 체결했다. 양사는 2027년 상용화를 목표로 소재 품질 평가와 양산체계 구축 과정에서 협력한다.

삼성SDI는 전고체 배터리 셀 개발과 생산기술 고도화를 담당한다. 에코프로비엠은 전고체용 양극재와 양극·분리막에 사용되는 고체전해질 등 핵심 소재를 개발한다.

에코프로비엠은 현재 연간 40톤 규모의 황화물계 고체전해질 시험생산 설비를 운영하고 있다.

전고체 배터리의 적용 대상도 전기차에 한정하지 않는다. 삼성SDI는 지난 3월 열린 인터배터리 행사에서 휴머노이드 등 피지컬 AI 기기에 사용할 수 있는 파우치형 전고체 배터리 시제품을 공개했다.

로봇은 배터리를 설치할 수 있는 공간이 제한적이고 움직이는 과정에서 순간적으로 높은 출력이 필요하다. 삼성SDI는 이러한 특성을 고려해 로봇에 적합한 형태와 성능의 제품을 개발하고 있다.

삼성SDI는 2027년 하반기 전고체 배터리 양산을 목표로 전기차용 각형 제품과 로봇용 파우치형 제품을 함께 개발하고 있다. 앞으로 항공시스템과 차세대 웨어러블 기기까지 적용 분야를 넓힐 계획이다.