글로벌 배터리 특허 출원 1위 기업은 어디일까?

1. 특허로 본 배터리 산업의 패권 경쟁: 양적 우위를 점한 CATL

2024년 이후 글로벌 배터리 산업에서 특허 출원 1위를 유지하고 있는 기업은 중국의 CATL(Contemporary Ampere Technology Co., Limited)이다. CATL은 2011년 설립 이후 10년간 폭발적인 성장을 거듭하며 전기차(EV) 및 에너지저장장치(ESS)용 배터리 시장에서 세계 1위 자리를 고수하고 있다. 2023년 말 기준으로 글로벌 EV 배터리 시장 점유율 약 36%를 차지한 CATL은 기술 내재화를 위해 지속적인 R&D 투자를 확대하고 있으며, 2024년 한 해에만 약 7,000건에 달하는 배터리 관련 특허를 출원하였다. 이는 동일 기간 LG에너지솔루션(약 5,300건), 파나소닉(약 3,800건), 삼성SDI(약 3 능가하는 수치로, CATL이 글로벌 기술 패권 경쟁에서 양적 우위를 점하고 있음을 방증한다.

CATL의 특허 전략은 특정 분야에 국한되지 않고 음극재, 양극재, 전해질, 분리막, 배터리 팩 구조, BMS(배터리 관리 시스템), 열관리 시스템 등 배터리 전 가치사슬을 아우르는 포괄적 형태를 띠고 있다. 특히 고에너지 밀도 니켈 기반 양극재 개발과 관련된 특허 출원이 두드러지는데, NCM(Nickel Cobalt Manganese) 및 NCMA(Nickel Cobalt Manganese Aluminum) 조성비 최적화, 나노코팅 기술, 결정구조 안정화 기술 등이 핵심이다. 이러한 기술은 CATL의 대표 제품인 CTP(Cell To Pack) 및 LFP(Lithium Iron Phosphate) 배터리의 성능 고도화에 직접적으로 연결된다. 실제로 CATL은 자사의 퀄리피케이션(Qualification) 데이터와 연계된 응용 특허도 활발히 확보하면서, 경쟁사가 단순한 모방을 넘어 실질적인 상용화를 시도하기 어렵게 진입장벽을 높이고 있다.

2. 기술 집중도 높은 LG에너지솔루션: 품질 중심의 특허 포트폴리오

양적인 측면에서 CATL이 특허 출원 1위를 차지하고 있지만, 기술 집중도 및 품질 측면에서는 LG에너지솔루션이 가장 주목받고 있다. LG에너지솔루션은 특허 품질지수(Patent Quality Index, PQI) 기준으로 2024년 현재 세계 최고 수준에 도달해 있으며, 이는 해당 특허가 인용된 빈도수, 기술 파급력, 범용성 등을 반영한 지표다. PQI가 높은 특허는 단순한 기초기술이 아니라 핵심기술로 분류되며, 업계 기술 표준 또는 향후 규제에 영향을 줄 수 있는 잠재력을 지닌 것으로 평가된다. LG에너지솔루션은 특히 전고체 배터리 기술에서 PQI가 높은 특허를 다수 보유하고 있다. 예를 들어, 2024년 상반기에 출원된 “황화물계 고체전해질의 계면 저항 저감 구조”는 특허 등록 3개월 이내에 15건 이상 타사 특허에 인용되었으며, PQI 상위 1%에 해당하는 것으로 알려져 있다.

그뿐만 아니라, LG에너지솔루션은 BMS(배터리 관리시스템) 알고리즘, 급속충전 최적화 기술, 배터리 수명 예측 모델 등 소프트웨어 기반 특허도 적극 확보하고 있다. 이는 하드웨어 중심의 전통적인 배터리 기술에서 데이터 기반 스마트 배터리로의 전환을 의미하며, 차량 전력 제어 및 충전 인프라와의 연동성 강화를 목표로 한다. 이러한 기술은 차량용뿐만 아니라 고출력 ESS 시장에서도 경쟁 우위를 확보할 수 있는 기반이 된다. 특히 최근 특허들은 AI 기반 열폭주 예측, 주행 연습관 맞춤형 충전 패턴 제공, 배터리 수명 최적화 알고리즘 등 고도화된 기술이 특징이다. 이는 단순히 배터리를 잘 만드는 기업이 아니라, 사용자 경험과 지속가능성까지 고려한 시스템 기반 기술 기업으로서의 정체성을 보여준다.

3. 파나소닉과 삼성SDI: 소재 기반 차세대 배터리 기술의 선도자

CATL과 LG에너지솔루션이 글로벌 배터리 시장에서 양적·질적 경쟁을 펼치는 가운데, 일본의 파나소닉과 한국의 삼성SDI는 차세대 소재 중심의 기술에서 높은 평가를 받고 있다. 파나소닉은 테슬라와의 전략적 협업을 바탕으로 고출력 및 고수명 배터리 기술을 개발하며, 특히 실리콘(Si) 음극 기반의 고용량 배터리 분야에서 선도적인 특허를 확보하고 있다. 2024년 이후 파나소닉은 실리콘 산화물 기반 음극재를 안정화하기 위한 표면 개질 기술, 고탄성 바인더 조성물, 나노구조 제어 기술 등에 집중하고 있으며, 이러한 기술들은 차세대 4680 원통형 셀 상용화에 직결되는 핵심 요소로 평가된다.

반면 삼성SDI는 전고체 배터리와 하이브리드 고체전해질 배터리 분야에서 혁신적인 특허 전략을 전개하고 있다. 특히 2024년 중반 이후 삼성SDI는 다층 적층 방식의 고체전해질-전극계면 구조에 대한 특허를 집중적으로 출원하고 있으며, 이는 기존 액체 전해질 기반 셀 대비 안전성과 수명 면에서 탁월한 성능을 나타낸다. 삼성SDI의 특허는 고체전해질의 도핑 방법, 계면 활성층 삽입 기술, 낮은 성형 온도 구현 기술 등 공정 및 제조 기술 중심으로 구성되어 있으며, 일부는 이미 파일럿 라인에서 상용화 전 단계에 이르렀다. 이처럼 파나소닉과 삼성SDI는 전고체 배터리와 고용량 음극재 기술에 대한 선제적 특허 확보를 통해 후발 주자와의 기술 격차를 더욱 확대하고 있다. 이는 단기적인 시장 점유율 확대보다는 중장기적인 기술 패권 확보 전략을 일환으로 해석된다.

4. 종합 비교와 전망: 특허가 시장 주도권을 좌우한다

CATL이 글로벌 배터리 특허 출원량에서 선두를 유지하는 이유는 중국 정부의 배터리 산업 육성 정책, 강력한 내수 시장, 기술 내재화를 위한 막대한 R&D 투자, 그리고 대형 완성차 업체와의 협업 구조 덕분이다. 다만 단순 출원 건수만으로는 기술력과 상용화 가능성을 정확히 판단하기 어려우며, 특허의 질과 파급력, 국제 표준화 기여도, 그리고 실제 매출과의 연계성 등 다양한 요소를 함께 고려해야 한다. 이 점에서 LG에너지솔루션과 삼성SDI는 기술 정교화와 상용화 능력 측면에서 CATL과 다른 강점을 보유하고 있다. 파나소닉 역시 실리콘 음극과 같은 차세대 소재 분야에서 기술 선도국으로서 입지를 굳히고 있으며, 일본 정부의 탄소중립 전략과 연계된 기술 투자를 확대 중이다.

향후 배터리 기술의 진화는 단순히 에너지 밀도나 가격 경쟁력을 넘어서, 지속 가능성(Sustainability), 공급망 회복력(Resilience), 그리고 재활용 가능성(Recyclability) 등 ESG 요소가 반영된 특허 중심으로 변화할 가능성이 크다. 이에 따라 글로벌 특허 경쟁은 더욱 다변화될 것이며, 특정 기업의 독주보다는 각국의 전략적 배터리 클러스터 형성과 협업 네트워크 속에서 새로운 기술 표준이 등장할 가능성이 높다. 또한 유럽, 미국 등 선진국들은 배터리 관련 규제와 표준을 자국 기술 중심으로 재편하려는 움직임을 강화하고 있어, 특허가 단순 보호 수단을 넘어 기술 주도권 확보의 핵심 수단으로 기능할 것이다. 따라서 2025년 이후에는 특허 전략이 기업의 기술 경쟁력뿐만 아니라 산업 생태계 전체의 지속 가능성을 결정짓는 주요 척도가 될 것으로 전망된다.