① 무엇이 화제인가
2026년 3월 공개된 미국 특허출원 US20260088331A1은 전고체 배터리 셀을 등방압 프레스(isostatic press)로 압착할 때 셀 가장자리가 손상되는 문제를 해결하기 위한 ‘프레임’ 구조를 청구하고 있다. 출원인은 전고체 배터리 개발사 솔리드파워(Solid Power Operating Inc)이며, 발명자는 David A. Telep, 출원번호는 US19/341,895, 출원일은 2025년 9월 26일, 공개일은 2026년 3월 26일이다(우선권 기초는 2024년 9월 26일 출원된 미국 가출원 63/699,688). 2026년 8월 말 기준 심사 상태는 ‘Pending’이다.
전고체 배터리 업계는 최근 셀을 대량 생산하기 위한 방법으로 등방압 프레스(WIP, Warm Isostatic Press) 공정을 앞다퉈 도입하고 있다 — 유체 압력을 이용해 사방에서 균일하게 눌러 고체전해질과 전극 사이의 계면 접촉을 높이는 방식이다. 그런데 파우치형 셀을 그대로 등방압 프레스에 넣으면 유체 압력이 셀의 평평한 면뿐 아니라 옆면과 탭(전극 단자) 주변까지 눌러버려 셀이 찌그러지거나 탭이 손상되는 문제가 발생한다. 솔리드파워는 이 문제를 어떤 구조로 풀었고, 그 청구범위는 어디까지를 커버하는가 — 이번 특허의 프레임 구조를 뜯어본다.
② 기본 원리
이 특허는 ‘액자’ 구조에 가깝다. 사진(전고체 배터리 셀)을 액자에 끼우면 액자의 딱딱한 테두리(경질 외곽 프레임)가 사진의 가장자리를 보호하고, 액자 안쪽의 얇고 유연한 막(폴리머 등 유연한 소재)이 사진의 평평한 면에만 압력을 고르게 전달하는 구조를 떠올리면 된다. 청구항 1에 따르면 이 프레임은 상판과 하판 두 장으로 구성되고, 각 판은 다시 경질의 외곽 테두리와 그 안쪽을 덮는 유연하고 액체가 통과하지 않는 소재로 이뤄진다. 셀을 상판과 하판 사이에 두고 등방압 프레스에 넣으면, 압력은 유연한 소재를 통해 셀의 적층 방향(평평한 면 쪽)으로만 단축(uniaxial) 전달되고, 외곽의 경질 테두리가 압력이 셀 측면이나 그 바깥으로 새어 나가는 것을 막는다. 종속항에는 프레임 안쪽에 단차진 선반(recessed shelf) 구조를 둬 서로 다른 두께의 셀 층을 수용하거나, 전극 탭이 지나가는 자리에 별도의 홈(리세스)을 파두는 세부 구조도 포함돼 있다.
③ 비교
| 구분 | 일반 등방압 프레스(프레임 미적용) | US20260088331A1 프레임 적용 |
|---|---|---|
| 압력 전달 방향 | 셀 전면(全面)에 등방향 압력 | 평평한 면에만 단축(uniaxial) 압력 |
| 셀 측면·탭 보호 | 별도 보호 구조 없음 — 변형 위험 | 경질 외곽 프레임이 측면 압력 차단 |
| 이종 두께 층 대응 | 공정 조건을 층별로 별도 조정 필요 | 단차 선반 구조로 두께 편차 흡수(청구항 4) |
| 전극 탭 처리 | 탭 손상 방지를 위한 별도 마스킹 필요 | 탭 리세스 구조로 탭 자리 사전 확보(청구항 6) |
| 적용 공정 범위 | 범용 등방압 프레스 | 전고체 파우치셀 전용 프레스 공정에 특화 |
이 표가 말하는 것: 이 특허의 핵심 효과는 ‘압력의 방향을 통제하는 것’ 하나로 요약된다 — 등방압 프레스라는 범용 장비를 그대로 쓰면서도, 프레임이라는 저렴한 소모성 지그(jig)만 추가해 파우치형 전고체 셀 특유의 손상 문제를 구조적으로 해결했다는 점이 청구범위의 실질적 가치다.
④ 특허 관점
청구항 1은 ‘경질 외곽 테두리와 유연한 내부 소재로 구성된 상판·하판이 셀을 사이에 두고 결합해, 등방압 프레스의 압착력을 셀의 적층 방향으로만 전달하고 외곽 프레임이 셀 가장자리를 벗어난 압착력을 차단하는’ 구조를 청구하고 있다. 권리 범위는 ‘프레임 소재가 폴리머’로 한정되지 않고 ‘유연하고 액체가 통과하지 않는 소재’ 전반과 ‘외곽 프레임은 금속을 포함할 수 있다’는 종속항까지 포괄해, 단순히 소재를 바꾸는 정도로는 침해 소지를 피하기 쉽지 않게 설계돼 있다. 다만 이 발명은 2024년 9월 가출원을 기초로 한 만큼 계속출원(continuation) 여부와 최종 등록 청구범위는 아직 확정되지 않았고(2026년 8월 기준 Status: Pending), 심사 과정에서 청구항이 보정될 가능성이 있다.
침해 소지를 피하려는 경쟁 장비사 입장에서 생각해볼 수 있는 회피설계 시나리오는, 테두리와 내부를 물리적으로 분리하지 않고 단일 소재의 경도 구배(gradient hardness)로 동일한 압력 통제 효과를 구현하는 방향이다 — 다만 이 경우 청구항 1이 요구하는 ‘두 개의 구별되는 영역(경질 테두리/유연 내부)’이라는 구성요소를 실질적으로 벗어나는지는 별도의 침해 감정이 필요하며, 이는 회피설계가 가능하다는 확정적 결론이 아니라 하나의 가능성으로만 제시하는 것임을 밝혀둔다.
⑤ 한계 및 전망
낙관적 전망은 이 프레임 구조가 전고체 파우치셀 양산의 표준 지그로 자리잡아 솔리드파워가 장비·소재 양쪽에서 라이선스 협상력을 확보하는 그림이다. 그러나 반대 시나리오도 있다 — 등방압 프레스 장비를 직접 공급하는 장비사나, LG에너지솔루션처럼 이미 자체 WIP 공정을 운용 중인 셀메이커들이 프레임 없이도 유사 효과를 내는 대안 지그를 자체 개발해 특허 등록 전에 선제적으로 우회할 가능성이다. 전략적 대안으로는, 이 특허가 아직 심사 중(Pending)인 만큼 국내 장비사·셀메이커가 등록 전 정보제공(제3자 의견서) 절차를 통해 선행기술을 제출해 청구범위를 좁히도록 대응하는 방안을 검토할 수 있다. IP 담당자라면 이번 주 실행 항목으로, 자사가 검토 중인 전고체 파우치셀 등방압 프레스 지그 설계가 이 특허 청구항 1의 구성요소(경질 외곽 프레임+유연 내부 소재+상하판 결합) 세 가지를 모두 충족하는지 여부를 1차적으로 자체 점검해볼 것을 권한다.