2026년 8월 19일, 미국 노스캐롤라이나 모리스빌. 첫 삽을 뜬 곳은 완성차 업체도, 이름난 배터리 셀메이커도 아니었다. 원자층증착(ALD, Atomic Layer Deposition) 코팅 기술을 팔아 온 소재·장비 기업 포지 나노(Forge Nano)가 자체 리튬이온 기가팩토리 건설에 나선 것이다. 미 에너지부(DOE)가 최대 1억 달러의 무상환 자금을 대고, 삼성SDI가 전략적 투자와 기술협력으로 힘을 보탰다.
미국은 인플레이션 감축법(IRA) 이후에도 배터리 공급망의 상당 부분을 아시아에 의존하고 있고, 국방 분야는 이 의존도를 안보 리스크로 다뤄 왔다. 그런데 셀을 대량 양산해 본 적 없는 코팅 기술 기업이 왜 직접 기가팩토리를 짓는지, 그리고 셀메이커인 삼성SDI가 왜 경쟁사가 아니라 협력사로 이 프로젝트에 들어갔는지는 따로 설명이 필요하다. 이 글은 이 투자가 단순한 정부 보조금 사업인지, 아니면 코팅 특허(IP)를 앞세운 새로운 사업모델의 신호탄인지를 짚어본다.
① 무엇이 화제인가
포지 나노는 2026년 8월 19일 노스캐롤라이나주 모리스빌 공장 부지에서 착공식을 열었다. 기존 부지를 약 315,000제곱피트(약 2만 9,300㎡) 규모로 확장해 연간 최대 3GWh의 리튬이온 셀 생산능력을 확보하는 것이 목표다. 재원은 미 에너지부의 최대 1억 달러 무상환 자금이며, 삼성SDI가 전략적 투자와 기술협력·제조 지원으로 참여한다. 양산은 2028년 목표로, 향후 2년에 걸쳐 제조 설비가 순차 반입될 예정이다. 회사 측은 이 공장의 목적을 국가안보 관련 응용처에 쓰이는 배터리를 놓고 외국 통제 공급망에 의존해 온 구조를 바꾸는 데 있다고 밝혔다.
포지 나노는 이에 앞서 2026년 4월 21일에는 Archimedes Tech SPAC Partners II와의 합병을 통해 나스닥 상장을 추진한다고 발표하면서, 스스로를 “AI 시대 반도체와 국방용 배터리를 위한 미국 첨단 제조 기업”으로 소개한 바 있다. 코팅 기술 특허 라이선싱으로 성장해 온 회사가 셀 제조·자본시장까지 수직으로 확장하는 흐름이 한 해 사이에 뚜렷해진 셈이다.
② 기본 원리 — 원자 단위로 칠하는 보호막
원자층증착(ALD)은 기체 상태의 전구체(precursor)를 표면에 한 층씩 흡착·반응시켜, 원자 한두 겹 두께의 얇은 막을 씌우는 공정이다. 페인트를 붓으로 두껍게 바르는 대신, 표면 전체에 분자 단위로 얇고 고른 막을 씌운다고 생각하면 이해가 쉽다. 이런 정밀도 때문에 반도체 공정에서 먼저 자리 잡았고, 이제는 배터리 양극재 표면 처리에도 쓰인다.
니켈 함량을 80% 이상으로 올린 하이니켈 양극재(NCM, NCA 계열)는 에너지밀도를 높이는 대신 표면이 불안정해진다는 대가를 치른다. 충방전을 반복하면 입자 표면에서 미세 균열이 생기고, 전해액과 반응해 금속이 용출되거나 결정상이 변하면서 수명과 안전성이 떨어진다. ALD 또는 분자층증착(MLD, Molecular Layer Deposition)으로 입자 표면에 나노미터급 이온전도성 코팅을 씌우면 이 열화 경로를 억제할 수 있다는 것이 업계의 공통된 접근이다. 관건은 “얼마나 얇게, 몇 번, 어떤 물질로 코팅하느냐”이고, 바로 이 파라미터들이 특허 청구항의 핵심 구성요소가 된다(④절 참조).
③ 소재·장비 투자 비교
| 기업/사업 | 내용 | 규모 | 기술 초점 | 지역 |
|---|---|---|---|---|
| 포지 나노 | 기가팩토리 착공(2026-08-19) | 연 3GWh, DOE 최대 1억 달러 + 삼성SDI 전략투자, 부지 약 315,000ft² | ALD/MLD 나노코팅 통합 리튬이온 셀 | 미국 노스캐롤라이나 |
| 씨아이에스(CIS) | 전고체 전해질 파일럿 라인 가동, 하이브리드 코터 양산 수주 추진 | 비공개(확인 필요) | 소재·장비 수직계열화, 하이브리드 코터 | 한국 대구 |
| 하나기술 | WIP(온간등방압, Warm Isostatic Press) 장비 수주 | 국내 배터리사 파일럿 라인향, 규모 비공개(확인 필요) | 전고체 고온고압 프레스 | 한국 |
| 참고: 글로벌 배터리 제조장비 시장 | 시장 규모 전망 | 리서치사별 편차 큼—2026년 약 21억~240억 달러로 보고서마다 상이(확인 필요) | 조립·포메이션·코팅 전반 | 글로벌 |
이 표가 말하는 것: 코팅·소재 IP를 쥔 기업이 완제품 셀 제조까지 수직으로 확장하는 사례가 미국에서 먼저 구체화되고 있다. 생산능력(3GWh) 자체는 한국 파일럿 라인들과 비교해 압도적으로 크지는 않지만, 정책 자금(DOE)과 기존 셀메이커(삼성SDI)의 전략적 참여가 동시에 붙어 있다는 점이 다른 투자 사례와 구별된다.
④ 특허 관점 — 코팅 IP가 곧 진입장벽이 되는 구조
포지 나노는 200건 이상의 특허를 보유하고 있다고 밝히고 있으며, 그 핵심 축에 하이니켈 양극재 코팅 관련 특허가 있다. 대표적으로 2024년 7월 2일 등록된 미국특허 US12027661B2(“Nano-engineered coatings for anode active materials, cathode active materials, and solid-state electrolytes and methods of making batteries containing nano-engineered coatings”, 현재 권리자 Top Investments LLC / Forge Nano Inc, 출원 2015-06-01, 조정만료일 2036-04-23, 상태 Active)가 있다. 청구항 1항의 권리범위를 요약하면, 니켈 함량 80% 이상인 하이니켈 양극 활물질 입자 표면에 ALD 또는 MLD 공정을 4~8회 사이클로 적용해 2~10나노미터 두께의 이온전도성 코팅을 형성하고, 이 코팅이 입자 표면과 고상반응을 일으켜 입자 균열, 금속 분포 변화, 비가역적 부피 변화, 결정상 변화를 억제하도록 구성된 배터리 양극을 그 대상으로 한다.
이 특허의 앞선 세대로는 2015년 11월 24일 등록된 US9196901B2(“Lithium battery electrodes with ultra-thin alumina coatings”, 현재 권리자 Alliance for Energy Innovation LLC, 콜로라도대 계열 발명자 Se-Hee Lee·Steven M. George 등, 조정만료일 2033-02-12, 상태 Active)가 있다. 두 특허 모두 ALD로 리튬이온 전극을 코팅한다는 점은 같지만, 대상(조립된 전극 전체 vs. 코팅 후 전극화하는 활물질 입자), 코팅 물질(알루미나 한정 vs. 금속산화물·할라이드·인산염 등 광범위), 코팅 두께(2~20Å vs. 2~10nm) 범위가 다르다—자세한 청구항 대조는 후속 특허분석 글에서 다룬다.
회피설계(design-around) 관점에서 보면, 코팅 두께를 2나노미터 미만이나 10나노미터를 초과하는 구간으로 설계하거나, ALD·MLD가 아닌 스퍼터링·물리기상증착(PVD) 등 다른 공정으로 동일한 보호막을 형성하는 방식은 문언침해(literal infringement) 소지를 낮출 가능성이 있다. 다만 균등론(doctrine of equivalents) 판단에서는 결과물의 기능적 동일성이 쟁점이 될 수 있어, 침해 여부를 확정적으로 단정하기는 어렵다. 국내 셀메이커나 소재사가 자체 ALD·건식코팅 공정을 운용 중이라면, 실제 코팅 두께와 사이클 수를 이 청구항 구성요소와 대조하는 작업이 선행되어야 할 것으로 보인다.
⑤ 한계와 전망
코팅 IP를 보유한 소재기업이 국방 공급망 정책 자금을 지렛대 삼아 완제품 셀 제조까지 수직 확장하는 이번 사례는, 미국이 배터리 공급망 다변화를 추진하는 하나의 모델이 될 가능성이 있다. 다만 낙관적 전망에는 반대 시나리오도 함께 놓을 필요가 있다. DOE의 비희석 자금 지원은 행정부 교체나 예산 삭감 국면에서 축소되거나 지연될 수 있고, 이 경우 셀 양산 경험이 짧은 소재기업 주도의 수직계열화 모델은 자금 리스크에 상대적으로 취약해질 수 있다.
전략적 대안으로는, 정책 자금에 대한 의존도를 낮추기 위해 완성차·ESS 업체와의 장기 오프테이크(offtake) 계약을 조기에 확보해 두는 방향을 생각해 볼 수 있다. 삼성SDI와 같은 기존 셀메이커의 참여가 기술협력에 그치지 않고 실질적 물량 계약으로 이어지는지가 향후 관전 포인트가 될 것으로 판단된다.
확인 필요 액션: 하이니켈 양극재 코팅 공정을 자체 개발했거나 라이선스로 도입한 기획·IP 담당자라면, 자사 ALD·MLD 공정의 실측 코팅 두께와 사이클 수를 US12027661B2의 청구항 구성요소(니켈 80%이상, 2~10nm, 4~8사이클)와 먼저 대조해 볼 것을 권한다.