SCM에 대한 환상이자 착각

 벌써 2022년의 끝자락이 이제 몇 일 안 남지 않았다. 누구나 알지만 실제 깨닫는 건 닥쳐봐야 알게 되는 것 같다. 명확한 사실을 목전에 두고 있어도 피부로 와닿지 않으면 모르는 무지함이란 어쩔 수 없는 것일까. 

4분기를 마무리하는 회의들이 여러차례 있었다. 그중에는 KPI에 대한 실적과 개인성과에 대한 동의인지 합의인지 모를 인터뷰까지 ... 아무튼 조직의 상위 포지션에 있는 분들이 아직도 SCM이 만능이라고 착각하는게 많구나 하는 것을 또 한번 확인하는 자리였다. 

SCM은 만능이 아니다.

어릴적 일요일 아침이면 어김없이 방송되면 만화가 있었다. 말그대로 위험한 순간에는 몸에서 어떠한 장치라도 나와 위기를 모면하게 해주고는 했다. 조직책임자들이 SCM을 가제트의 몸이라고 생각이라도 하는 걸까? 이해가 되지 않는다. 

SCM은 물줄기와 같다. 고객의 수요를 파악하고, 생산능력을 감안하여 계획을 수립하고 생산되는 상황을 모니터링하고 완성된 제품의 출고를 조율하여 고객에게 인도하는 일련의 Process라고 할 수 있다. 이 커다란 물줄기에는 세부적인 조직들이 나뉘어 더 세분화된 계획수립과 실행을 통한 결과를 만들어 낸다. 

요즘과 같은 시대에는 생산도 기술도 아닌 SCM의 중요성이 날로 늘어나는 것을 부인할 수 없는 사실이다. 글로벌 회사에서 경쟁우위에 있기 위해서는 한치의 오차 없이 맞물러 돌아가는 톱니바퀴와 같다. 그 톱니의 틈바구니에서 윤활유 같은 역할이 바로 SCM이다. 티 나지 않지만 원하하지 않다면 결코 경쟁에서 승리할 수 없는 그런 존재 말이다. 

이처럼 중요한 역할이지만 전제되어야 하는 것을 쉽게 망각한다. 

성공적인 SCM을 위한 필요충분조건 

품질 안정성이 확보되지 않은 회사는 SCM이 필요 없다. 다시 말해서 품질이 불안정한 라인은 아직 SCM을 통한 관리의 역량이 되지 않는다는 의미이다. 

한번 생각해 보자. 고객의 물동을 확인하여 가능한 물동을 확정해야 할 경우 우리 공장의 생산능력(capacity)을 감안하게 된다. 생산능력을 고려하는 것은 결국 Input 대비 ouput을 얼마나 뽑아낼 수 있는가에 대한 문제이다. 하지만 품질일관성이 떨어져 capa가 고르지 않다면 결국 고객과 약속한 수량의 제품을 공급하는데 리스크가 생긴다는 의미이다. 아무리 많은 오더를 받더라도 적기공급의 약속을 지킬 수 없다면 기업간의 신뢰는 이뤄질 수 없다. 

품질 안정성이 확보되지 않은 상태임에도 생산부터 출고에 이르는 일련의 과정을 SCM팀에서 관리만 한다고 해결될 일이 아니라는 말이다. 그런데 어처구니 없게도 생산을 못해도 품질이슈가 터져도 해결을 위한 솔루션을 SCM에서 찾는 것은 도대체 무슨 논리일까?

오늘 걷게 된 아이에게 뛰는 것을 기대해서는 안된다. 만에 한 나 그런 능력이 있는 아이가 있다고 하더라도 얼마 안가 탈이 나게 되어 있다. 생산과 품질은 SCM을 시작하기 위한 시작점임을 분명히 알아야 한다. 적어도 일어설 수는 있어야 걸을 수 있지 않겠는가?

CATL과 포드의 배터리 합작사 설립의 의의

지난 15일 블룸버그 통신에 따르면 미시간 주에 전기차 배터리 합작 공장 설립을 검토하고 있다고 합니다. 포드가 건물과 인프라 시설을 소유하는 조건으로 CATL은 이 공장의운영권을 갖는 구조로 진행될 전망입니다.

 이러한 방식은 상호간의 이익이 충족된 최적의 결정이라고 보여집니다. 포드로써는 LFP 배터리에 기술적인 부분을 흡수할 수 있고 주례교도소를 확보할 수 있는 셈입니다.  CATL 입장에서도 미국 시장 진출을 필요로 하고 있으나리 중간에 관계 개선이 되지 않는 현재 상황에서는 포드의 제안이 매우 반가웠을 것입니다. 특별한 투자금액을 필요하지 않으면서도 미국 시장을점검할 수 있는 기회가 되기 때문입니다 반대로 포드 입장에서도 내재화된 배터리 라인을 구축하려는 계획을 가지고 있는 현재 상황에서 운영 자체를 숙련된씨 CATL 인원들로로 대체할 수 있는 것은 꽤 좋은 옵션이기 때문입니다.

    이미 잘 알고 있듯이 CATL은 가장 큰 포션을 차지하고 있으며 기술적으로 가장 완성된 품질을 보여주고 있습니다. 최근에는 LFP 배터리의 약점으로 지적되었던 용량의 확보 및 중량문제도 상당히 개선한 것으로 보입니다. 따라서 향후 전기차에 적용되는 LFP배터리 증가세는 뚜렷할 것으로 보이며, 더불어 이를 위해 미국 시장으로 진출하는 CATL의 성장 속도도 더 빨라질 전망입니다.

뒤늦은 일본 전기차의 각성

일본의 자동차 산업은 우리나라와 비교할 수 없을 정도로 유구한 역사 를 가지고 있으며 최근까지 내연기관 차량에 관해서는 Global leader으로서의 위치를 고수하고 있었습니다. 그러나 전기차에 대한 투자 의지는 타사들과는 달리 미온적이었던 것이 사실이었습니다. 그도 그럴 것이 플러그인 하이브리드(PHEV)나 하이브리드 차량(HEV)으로 전기 도입기를 대응하고 기술이 개화되는 시점에 완전한 전기차를 출시하겠다라는 전략으로 일관해 왔습니다. 하이브리드로만으로도 충분히 탄소세를 대응할 역량이 있었고 자체적으로 전고체배터리를 포함한 전기차관련 특허를 근거로 자신감이 충만했을 것입니다. 

하지만 최근에 시장 상황을 돌아보면 그들의 기대와는 달리 빠르게 진행되고 있습니다. 뒤늦게 일본 자동차 업계는 위기감을 느끼고 전기차에 대한 투자를 서두르고 있는 모양세 입니다. 오히려 기존에  자동차 산업이 아닌 소니와 같은 전자산업계에서 먼저 전기차에 대한 출시의지를  보였을 만큼 그 동안에  일본의 자동차 산업계는 EV 존재에 대한 오판을 하고 있었다고 생각됩니다.

최근 일본의 혼다는 약 9700억 원을 투입해 미국 오하이오주에 3개의 공장을 전기차 생산 라인으로 전환한다고 발표하였습니다. 전기차라인으로 전환하는 혼다의 북미 생산라인에는 완성차를 제조하는 메이즈빌과 이스트리버티, 그리고 엔진 부품 등을 공급하는 안나 공장 등 세 곳입니다.

 리모델링이 완성될 2025년 가동을 시작하고, 2026년이 EV양산을 목표로 하고 있습니다. 또한 6조원을 투자해 LG 에너지솔루션과 연간 40GWh 캐파의 배터리 합작 공장을  메이즈빌 남부에  건설하여 배터리와 전기차 생산 모두를 준비한다는 계획입니다. 

 또한 전기차의 판매에 관해서는 일본의 전자제품업체인 소니와의 협력을 강화하는 모습입니다. 2025년 상반기부터 판매되는 전기차들은 온라인으로 프리미엄 전기차에 대한 선주문을 받고, 26년 봄 북미용 제품을 출시하여 하반기에는 일본 시장으로도 출시를 하겠다는 계획입니다. 미국의 IRA(Inflation reduction agreement )규정으로 인해 전기차 생산은 미국 내 공장에서 진행하고 일본 내로 역수입하는 구조를 택하걸로 보입니다. 

어쩌면 그동안 잠들어 있던 사자가 이제 늦은 잠에서 깨어났다는 표현이 적합할 지 모르겠습니다. 충분한 역량을 가진 일본자동차 업계에서 그동안 미온적인 모습을 버리고 적극적으로 전기차시장으로 경쟁의 판을 옮겨왔다면 소비자로서는 오히려 좋은 소식으로 받아들여야 할 것 같습니다. 이로서 전기차로의 전환속도는 더 빨라질게 분명해 보입니다. 

현대차 IRA 때문에 거덜날 판

미국은 1975년부터 소형 자동차에 에너지 효율 현상 평균 연비 제도를 시행하고 있다. 미국에서 판매되는 자동차의 연비가 평균 연비보다 적으면 단위연비 당 150 달러의 과징금이 부과된다. 현대차로 대표되는 국내 자동차 업체들은 내연기관차 연비가 기준보다 좋지 않더라도 연비가 좋은 전기차로 평균 연비를 상쇄 해왔기 때문에 그동안은 과징금을 내지 않아도 됐다. 

그러나 IRA 시행으로 인해 전기차 판매량이 줄어들 경우 평균 연비 상쇄가 어려워질 수 있어 과징금을 피할 수 없을 것으로 보인다.

IRA의 영향으로 현대차는 9월 미국에서 아이오닉5를 1,306대를 판매했으며 이는 8월 판매량보다 14%가 줄어든 수치이다. 기아 EV6 역시 8월보다 22%가 감소한 1,440대를 판매하는 등 IRA의 영향으로 전기차량의 판매감소가 확연히 눈에 띄다. 반면 GM은 3분기 총 판매량이 372,873 대로 전년 대비 23.9% 증가했다고 발표하였다. 이는 전년 대비 226% 증가한 수치로 역대 최고 실적이다. 또한 리비안도 3분기 동안 7,363대의 전기 픽업과 SUV를 생산했다고 발표했는데 2분기에 약 4,400대의 차량을 생산했다는 점을 고려하면 이는 분기 대비 67% 증가한 수치이다.

현대.기아차는 국내 생산된 차량 35만대와 미국에서 생산하는 48만대를 합산하면 과징금 규모는 2년간 최대 4조 7946억원 수준으로 대당180만원가량 될 것으로 보인다.

문제는 이뿐만이 아니다. 미국의 청정대기법(CAA)에 따라 온실가스 배출량기준을 충족하지 못 할 경우 자동차 한대당 5400만원가량의 과징금을 내야하므로 앞으로 험난한 상황이 예상되고 있다.

앞으로 내연기관차량 판매는 최소화하면서 전기차량의 판매를 극대화 할 묘안이 시급해 보인다.

토요타의 적기생산 이대로 무너지나...

SCM 업무를 하면서 처음 재고 관리에 대해서 알게 봤을 때 사실 내가 재고에 대해서 너무 많은 부분 모르고 있었다는 생각을 했습니다. 재고 라는 것은 우리 자산의 일부로 볼 수도 있지만 결국 양이 과다 할 경우에 현금흐름을 저해하는 요소로서 작용하기 때문입니다. 따라서 재고의 양을 적정 수준으로 관리하는 것이 무엇보다 중요하다고 할 수 있습니다.

 내연기관 차량 글로벌 탑 브랜드 중에 도요타가 오랜 기간 동안 자리를 수성할 수 있었던 것은 바로 재고관리에 있다고 해도 과언이 아닙니다. 도요타 생산 방식의 핵심으로 일컬어지는 두 가지 방식은 JIT(Just In Time)와 칸반(간판)입니다.  도요타는 이 두 가지 방식을 가지고 자신들의 재고 수준을 글로벌 탑 대열로 올릴 수 있었습니다. 

일반적인 제조업의 재고회전일수(DIO)는 45일에서 50일인 반면 도요타는 30일 이하로 관리가 가능했기 때문입니다. 재고수준이 그만큼 낮게 관리하면서도 공급상에 차질이 없도록 유지했기 때문입니다.시장으로부터 디멘드를 철저하게 분석하여 이에 맞는 재고수준을 유지했기 때문입니다. 또한 공정재고를 최소화 하기 위해 앞 공정과 뒷공정의 커뮤니케이션 개선을 위한 칸 반 제도를 도입하여 공정상의 재고수준도 최소화 할 수 있었습니다.

그러나 최근 도요타를 글로벌Top으로 밀어 올렸던 이 두 가지 방식 중 JIT구조는 큰 위협에 직면하였습니다. JIT방식이 원활하게 운영되기위해서는 그 하위에 부품 공급사들과의 원활한 수급이 전제되어야 합니다. 그러나 최근 우크라이나 사태와 중국의 코로나 락다운으로 인해 원활한 부품 수급이 진행되지 않고 있어서 그동안 도요타를 지탱해온 JIT방식의 유지가 불가능해진 상황입니다.

JIT구조를 유지하기 위한 선행 조건은 두 가지를 들 수 있습니다.

 첫 번째 자사 공정이 안정돼 있어야 한다는 점입니다. JIT 방식은 정확한 생산 계획을 바탕으로 유기적으로 움직여야 하기 때문에 첫 단추라고 할 수 있는 생산 계획이 부정확할 경우 모든 부분이 진행될 수 없습니다. 가령 자사공정의 품질상태가 불안정하여 Daily 공급할 수 있는 공정수율이 일정하지 않다고 가정한다면 정확한 생산 계획 수립은 불가능해지기 때문에 부품 supply chain 들은 더 많은 재고 또는 더 적은재고를 확보할 수 있습니다. 따라서 공급 불안전성은 더욱 심화될 수 있습니다. SCM에서 이를 일컬어 채찍 효과라고 부르는데 그만큼 상위 고객의 생산계획 정확도는 하위 Supply  chain 들의 재고수준을 결정할 수 있는 중요한 요소가 되기 때문입니다.

 두 번째로 서플라이체인과의 유기적인 공급망이 유지되지 않을 경우 지치는 이루어질 수 없습니다. 정확한 생산 계획에 맞춰 리드 타임 대로 자의 공급이 이루어지지 않는다면 JIT의 원론적인 개념 자체가 성사되지 않기 때문이지요. 

노스볼트의 첫번째 배터리 출하의 의미

지난 6월 29일 스웨덴 스캘레프테아 기가펙토리에서 노스볼트에 첫 배터리 제품 출하가 있었습니다. 이번 노스볼트의 첫 번째 배터리 출하는 상당히 시사하는 바가 크다고 생각합니다.  

현재 전 세계 배터리 공급량을 중국과 한국 일본 등 아시아 국가가 양분하고 있지만 향후 가장 큰 경쟁상대는 아마도 노스볼트가 될 것이기 때문입니다.

 노스 볼트가 왜 우리나라 배터리 3사에 가장 큰 경쟁 상대가 될지에 대해서 조금 얘기해보고자 합니다.

첫 번째는 당연히 노스 볼트에서 공급하는 고객사가 누구냐를 봐야 할 것 같습니다. 잘 알려져 있다시피 노스볼트는 유럽 투자은행과 BMW, 폭스바겐 등 유럽의 금융기관과 전기차 완성 메이커들의 전폭적인 지지를 받고 있습니다.

 즉 제품을 만들어서 공급할 수 있는 즉 배터리 수요처가 확실하게 구축되어 있다라는 뜻입니다. 다시 말하면 제품을 만들기만 한다면 즉각적인 매출화가 가능하다라는 뜻입니다. 공급할 수 있는 제품의 시장이 확보되어 있다라는 것은 아주 강력한 무기인 것이죠. 그런 의미에서 국내에 3사 배터리 업체들이 완성차업체들과 전략적인 관계를 유지하고 있지만 공급자 우선 시점이 지나는 2025년 이후에는 그러한 전략적  관계의 고리가 약해질 수 있다고 생각됩니다. 따라서 제품을 사용할 확실한 시장의 확보는 노스볼트에게 있어서 엄청난 무기가 될 것입니다.

두 번째는 기술력입니다 현재 현재 가장 많은 배터리를급하고 있는 업체들이 비록 중국에 CATE 등 있지만향후 배터리의 케미스트리 로드맵에 따라 로드맵에 따라 삼원겨 배터리에 비춰 비중이 높아질 것입니다 결국 전 고 체 배터리 양산화되기 이전까지 시장에서경쟁해야 되는 제품 아이템은 삼원 이템은 삼 원개 배터리라는 의미인데. 이미 노스 볼트는 한국과 일본 유럽과 미국까지 미국까지 다양한 국가의 기술진들이 포진해 있는 것으로 알려져 있습니다. 특히나 한국에 LG 에너지 솔루션과 SK 온과  삼성SDI 이원들까지 상당 부분을 차지하고 있는 만큼 유럽 업체와의 경쟁이 아닌 국내 제4의 배터리 제조사와의 경쟁이라고 봐도 될 정도입니다.

 그런 만큼 노스볼트에 기술력 또한 빠른 속도로 정상 궤도에 오를것입니다.

 향후 유럽에서 노스볼트의 생산이 정상화 될 경우 한국 배터리에 입지는 줄어들 수 밖에 없습니다. 유럽국가 간 전략적인 지원과 사용이 이루어질 예정이기 때문에 아무래도 경쟁에서 열위한 부분이 있다고 보여집니다. 다만 아직까지 3원 개 부분에 배터리 배터리 기술력에서는 우위를 점하고 있다는 것은 다행인 부분이라 하겠습니다.

LG에너지 솔루션 폴란드 브로츠와프공장의 캐파 확대 및 SK온의 헝가리 이반차공장 캐파확대에 따라 유럽에서 노스볼트와 3자 간 치열한 경쟁이 펼쳐질 것으로 예상됩니다.

완성차업체들 배터리 직접 생산 시동

얼마 전 에코 프로비엠에서 유럽 양극제 공장을 대단위로 투자한다는 뉴스가 있었습니다. 그런데 상당히 의아한 점은 주력 고객사인 삼성 SDI 헝가리 공장 근처가 아니라 새로 들어서는 BMW 공장 인근에 위치한다는 점입니다.   

 에코프로그램에 자체적인 판단에 의한 결정이겠지만 그 판단에 기반은 아마도 BMW의 배터리 내재화와 무관하지 않다고 생각됩니다. 즉 상 삼성 SDI만 바라보는 것이 아니라 향후 미래 고객인 BMW, 즉 완성차 업체를 감안한 포석이라는 생각입니다.

이와 더불어 미국 GM과 포드가 각각 지난달부터 우리나라를 방문하여 배터리 공정장비업체들을 다수 만나고 협의한 것으로 나타났습니다. 리튬이온 배터리 전극과 조립, 화성공장 등 국내 장비 제조사들을 두루 살펴본 것입니다.

특이한 점은 향후 차세대 배터리라고 할 수 있는 전고체 배터리 생산을 위한 장비업체가 아니라 현재 주력으로 사용되는 삼원계에 위주의 배터리 장비제조사들을 만났다는 점입니다.  GM은 중대형 원통형 위주가 아닌 각형과 파우치 생산 공정에 관심을 가졌고, 포드는 엘지에너지 솔루션과 SK 온,  삼성 SDI 등 국내 배터리 3사의 주력 장비업체들을 만난 것으로 알려졌습니다.

장비업체와는 GM과 포드가 리튬이온 배터리 파일럿 라인 구축을 위한 것이라고 설명은 했지만 조금 의아한 점은 차세대 배터리인 전고체 장비가 아닌 현재 주력으로 사용되는 삼원계 배터리 장비였다라는 점입니다.

이는 GM 포드를 비롯한 완성차 업체들이 직접 배터리 생산에 뛰어 들겠다는 의지로 풀이됩니다. 이미 국내 3사와 중국의 배터리 업체들과 Co-work을 통해 엄청난 생산Capa를 확보하고 있지만 결국 전기차의 핵심 원재료인 배터리 라인을 내재화 하지 않을 경우 세계 경쟁에서 우위에 설 수 없다라는 판단 일 것입니다.

배터리 자체 생산이 이뤄지지 않는 한 테슬라와 같은 수익모델을 만드는 것은 불가능하다라는 것을 잘 알고 있는 것이죠. 다만 그 시작이 조금 더 빨라졌다라는 생각입니다. 2030년을 기점으로 배터리 배터리 효율과 생산기술에 정점에 도달한 시점에 완성차 업체들의 직접 생산이 이뤄질 것으로 판단되었으나 이보다 빠른 시점에 움직임이 감지된 것입니다. 

 아마도 세계 글로벌 전기차 시장에 전환 속도가 더 빨라지고 있으며 우크라이나 전쟁 같은 이슈로 인해 고전적인 내연기관의 운영 자체가 힘들어지고 있다라는 판단에서 일해서일 것입니다.

 앞으로 국내 배터리 3사에겐 큰 도전이 될 것이며 장비 제조사에게는 큰 기회가 될 것으로 보입니다.

22년 상반기 SK 온 실적 및 향후 예상

올 들어 배터리 업계의 빠른 성장세에서도 SK 오늘 성장세는는 탁월한 것으로 보입니다    세계 최대 배터리 업체인 성장 속도보다 더 빠른 것으로 납품 확대 및 해외 공장 추가 가동을 통한 고속 성장을 이용할 것이라는 평가입니다.

SNE리서치에 따르면 SK 온의 1~4월까지 전기차용 배터리 공급량은 8.6 GWh로 지난해 같은 기간 대비 141% 급증한 것으로 나타났습니다. 이로써 글로벌 시장 점유율은 올해 누적 기준 7%로 5.3%에서 1.7%가 늘었습니다.

SK온이 고속 성장을 계속할 수 있는 주요 요인으로는 공격적인 투자를들 수 있습니다. 지난해부터 현대자동차 아이오닉5와 기아 EV6의 대규모 물량을 납품하는 등 핵심 거래선 공급계약을 잇따라 성사시키고, 지난달 말부터 고객인도를 시작한 포드의 F150 물량을 독점적으로 제공하는 것이 주요한 것으로 보입니다.

또한 SK온는 추가 생산 공급 능력을 확대하는 데 주력하고 있습니다. 올해 미국 조지아주 공장과 헝가리 제2공장을 추가 가동하여 77 GWh까지 늘릴 계획이며, 25 ~ 27년에는 미국 테네시 주와 켄터키주에 125 GWh에 달하는 포드와의 합작 공장을 가동하게 됩니다. 

따라서 SK온의 생산 Capa는 25년 220 GWh에서 30년에는 500 GWh이상 확대될 것으로 기대되고 있습니다.

LG화학-도레이 헝가리 합작법인 설립

LG화학이 유럽 분리막시장 공략을 위한 도레이와의 합작법인 설립을 완료했다고 합니다.

 헝가리 합작법인의 이름은 LG -Toray Hungary  battery separator가 될 예정이며 예정이며 지난 16일 공식 출범을 발표하였습니다. 50대 50의 지분으로 설립되어 양사 공동대표체제로 운영 될 예정입니다.

 LG화학과 도레이는 지난해 10월 배터리 소재사업을 집중 육성하기 위해 분리막합작법인을 설립하는데 뜻을 같이 하고 2028년까지 총1조원이상을 단계적으로 투자해 나가기로 했습니다.

 LG화학-도레이 합작법인은 헝가리 북서부으로 코마롬 에스테르곰 주에 위치하고 있으며 2028년까지 연간 8억 SQM의 생산능력을 확보할 계획입니다.  LG화학은 기존의 청주 생산라인을 포함 글로벌 연간 15억 SQM 규모의 글로벌 분리막 공급 능력을 28년까지 확충해나간다는 계획입니다.

이로써 LG화학은 차별화된 제품과 공정기술을 확보하게 되었으며 이를 통해 사업역랑 극대화를 이룩하여 유럽 및 미주 배터리 소재 시장을 선점해 나갈 것으로 기대되고 있습니다.

전기차 구매 선호도 설문결과가 말하는 미래

 전기차가 처음 시장에 모습을 드러냈을 때 많은 사람들이 우려했던 부분은 두 가지였습니다. 첫 번째는 내연기관 차량 대비 현저히 낮은 주행거리였죠. 자동차란 것은 없어서는 안 되는 필수품이지만 1회 충전으로 이동할 수 있는 거리가 제한적이라는 것은 구매의사를 망설이게 하기에 충분했습니다.

 두 번째 이유는 전기차를 충전할 만한 인프라가 충분히 구축되지 않았다는 점이었습니다. 차량을 운행하다가도 충전을 위해 들러야 하는 전기 충전 스테이션이 충분하지 않다는 점은 장거리 이동자에게는 분명 불안요소로로 작용하였습니다.

이러한 이유 때문에 전기차나 하이브리드 차량을 구매하기는데에는 큰 결단이 필요했었습니다.

하지만 최근 MCI 설문 결과에 따르면 이러한 우려가 상당 부분 해소된 것으로 보입니다. MCI 설문조사는 2020년 팬데믹이 시작된 이후 소비자의 이동성 패턴과 구매 의도를 추적하기 위해 진행되었습니다. 팬데믹이 이전에 벤치마크와 비교해 보았을 때 이제는 전기식 플러그인 하이브리드(PHEV)나 하이브리드(HEV) 또는 완전한 전기차량(BEV)을 구매할 의사가 있는 사람들이 무려 절반을 넘긴 52%에 육박하는 것으로 나타났습니다.

이번 설문은 18개국 13,000여 명을 대상으로 조사한 결과로 이탈리아(73%), 중국(69%), 한국(63%)의 자동차 구매자가 전기차 구매에 가장 많이 관심을 갖는 것으로 나타났으며 호주(38%), 미국(29%) 의 순으로 소비자의 관심도가 높음을 보여주고 있습니다.

  

 최근에 우크라이나와 러시아전쟁으로 내연기관 차량 연료가격이 폭등한 것이 많은 영향을 미친 것으로 보입니다. 그러나 중요한 것은 전 세계 자동차 구매자의 절반 이상 선호한다는 것은 앞서 말한 두 가지의 결정적인 장애요소가 어느 정도 해소 되었다는 반증이라고 볼 수 있습니다.

 앞으로 전기차에 대한 선호도는 더욱 증가할 것이며 배터리 산업 역시도 전기차 산업에 확장 속도에 발맞추어 확대될 것이 분명합니다.

LFP 배터리 이제는 BYD가 Top

 리튬인산철 배터리 하면 제일 먼저 떠오르던 회사가 바로 중국의 CATL 입니다. 생산량이나 기술적인 면에서도 CATL은 선두에 있는 회사였습니다. 그 덕분에 테슬라와의 협업으로 기록적인 매출 성장과 그 실적을 바탕으로 한 타 전기차 회사들과의 영업적인 진입이 용이할 수 있었습니다. 그 만큼 CATL에게 있어서는 LFP 케미스트리는 절대적인 것이었습니다. 

그러나 달도 차면 기운다고 했던가요? 

LFP 시장에서 CATL 위상이 흔들리는 모습을 보이고 있습니다. 사실 CATL의 잘못 이라기 보다는 전 세계적인 배터리 확보 전쟁에서 가격 경쟁력을 보유한 LFP 케미스트리는 외면하는 배터리 회사나 전기차 회사들이 없을 많은 많은 수요 때문이라고 할 수 있습니다. 그 만큼 많은 수요는 다양한 LFP 배터리 경쟁자들을 양산해 냈습니다. 어쩌면 LFP 배터리의 기술장벽이 NCM 등 3원계 대비해 그리 대단하지 않다는 반증일 수도 있겠네요. 어찌 되었든 CATL 입장에서 경쟁회사의 증가는 달가운 소식은 아니었다고 보입니다. 

가장 위험한 적은 내부에 있다고 했던가요? 결국 CATL을 넘어서는 회사도 중국 내부에 있었습니다. 최근 워렌 버핏이 차세대 전기차 회사로 점찍었던 바로 그 회사 BYD가 그 주인공입니다. 사실 BYD가 전기차 시장에 비중을 늘리기 전까지 별 볼일 없는 중국의 소형 차량 제조사에 불과했습니다. 하지만 BYD가 전기차에 대한 생산과 개발에 전력하면서 어쩌면 테슬라를 따라잡을 수 있는 유일한 회사가 될 지도 모른다는 의견이 늘어가고 있을 정도로 그 지위를 인정받고 있습니다. 

중국 자동차 배터리 산업 혁신연맹의 5월 11일자 데이터에 따르면 4월 CATL의 배터리 탑재 차량은 총 5.08GWh 로 1위를 차지하기 했지만 점유율 면에서 38.3% 수준으로 과거 50% 수준보다 11% 이상이나 하락하였습니다. 

반면 BYD는 4.27GWh로 점유율 32.2%로 CATL의 턱밑까지 추격하였습니다. 

이런 결과 뒤에는 BYD의 전기차의 확실한 매출이 있었습니다. 지난해 테슬라가 100만대 이상 전기차를 판매해 1위에 랭크되었지만 그 뒤를 BYD가 60만대 수준으로 2위를 차지했다는 것은 매우 중요한 사실입니다. 더군다나 BYD의 SCM은 그리 확대되지 않은 상태였기 때문에 중국내에서의 판매실적만으로 해당 수준을 견인했다고 볼 수 있어서 더욱 의미심장하다고 할 수 있습니다. 중국-미국 관계가 좋지 않은 상황에서의 결과이지만 유럽이나 북미와 남미까지 해당 영업채널을 확대한다면 분명 워렌 버핏의 기대대로 이루어질 가능성이 매우 큽니다. 

올 1~3월까지의 실적에서는 줄곤 CATL이 선두를 유지하고 있었습니다. 테슬라에 가장 많은 LFP를 공급하고 있었기 때문에 가능한 순위였지만 문제는 상하이 기가팩토리가 셧 다운 되면서 모든 문제가 붉어지게 되었습니다. 

[기가 상하이의 봉쇄는 CATL 매출에 치명적이었다.]

반면 BYD의 생산공장은 창저우, 선전등에 위치하고 있어서 조업 중단에 따른 피해를 피해갈 수 있었습니다. BYD 생산라인이 큰 차질없이 가동되었다는 것은 BYD의 전기차 생산이 원할하였다는 의미이고 결국 자급률이 높은 BYD 자체의 배터리생산 역시 많았다는 뜻입니다. 

니켈이나 코발트의 사용이 없어 상대적으로 친환경인데다 가격 경쟁력을 가지고 있으면서 무엇보다도 열적 안정성이 높아 화재 위험도 상대적으로 낮다는 장점 덕분에 국내의 SK-On과 LG 엔솔까지도 LFP 배터리 생산에 뛰어들고 있는 상황입니다. 

다양한 경쟁 회사의 참여로 인해 앞으로의 경쟁 판도가 어떻게 변할런지 모르지만, 현재의 상황이라면 배터리의 생산과 적용할 수 있는 플랫폼을 모두 가지고 있는 BYD의 독주는 계속될 것으로 예상됩니다. 

Apple의 전기차 프로젝트의 마지막 퍼즐 '카누?'

 애플의 전기차 및 자율차 프로젝트인 타이탄의 마지막 퍼즐이 미국의 전기차 스타트업인 '카누(Canoo)가 될 지도 모른다는 전망이 나왔습니다. 

애플카 개발관련하여 애플은 그동안 많은 부침을 받아왔습니다. 주요 엔지니어와 심지어 프로젝트 매니저마저 도중 이탈을 하면서 팀쿡의 리더쉽에 의구심까지 갖게 했습니다. 사실 상 타이탄 프로젝트에 대한 이렇다 할 결과치를 보여주지 못하고 있는 실정이어서 많은 애플 팬들은 의심이 우려로 바뀌는 것은 아닌지 못 내 불안한 모습입니다. 

애플의 선택은 자체생산으로 가닥을 잡았다고는 하지만 여전히 그 성공의 가능성은 그리 높지 않은 상태입니다. 따라서 오히려 애플의 선택은 M&A가 될 가능성이 높아 보입니다. 

그 대상으로 물망에 오른 업체가 바로 2017년 창업한 전기차 스타트업인 카누입니다. 

현재 카누는 매우 사업상에 매우 어려운 시기를 보내고 있습니다. 2020년 현대차 그룹과 함께 스케이트보드형 전기차플랫폼 개발을 발표하면서 20년 말 나스닥에 입성하기는 했지만 이렇다할 실적이 없어서 현재는 운영할 자금이 바닥난 상태입니다. 

         [ 카누의 전기차 플랫폼인 MPDV ]

카누의 스케이트 보드형 플랫폼의 특징은 동일 면적상에서 창출할 수 있는 면적효율이 월등하다는데 있습니다. 따라서 보기에는 밋밋해 보이지만 실내 공간의 활용성이 매우 놓은 디자인의 차량을 개발하는데 매우 유리합니다. 

여타의 많은 자동차 제조사들이 원하는 방향은 아니지만 이동 모빌리티 분야에 있어서는 매우 유용한 기술로 평가받고 있습니다. 바로 애플의 자율주행 기술과 카누의 모빌리티 기술이 시너지를 낸다면 확실히 좋은결과를 가져 올 수 있을 것으로 보입니다. 

에코프로비엠 오창공장 가동 재개

국내 양극재 업체 중 선두주자인 에코프로비엠은 올해 초 1월 화재 발생으로 인해 오창 위치한 CAM4 라인의 생산이 중지되었습니다. 이에 따라 배터리 업계에서도 양극재 수급 문제로 많은 어려움을 겪어 왔는데요. 지난달 말 오창 공장에 CAM4 라인에 대해 '전면 작업중지 일부해제' 승인이 진행되어 한시름을 놓게 되었습니다. 

1월 화재 당시 CAM4 라인은 직접적인 화재 연관성은 없었던 건물이지만 안전우려로 인해 CAM4N 라인과 함께 작업이 전면 중단되었습니다. 그러나 이번 작업 중지 일부해제 승인을 통해 해당 건물에 대해서 화재 우려가 어느 정도 해소될 것으로 보입니다. 다만 직접적인 화제의 피해를 받았던CAM4N 라인은 화재원인조사 등이 진행중인 만큼 조사 완료와 함께 복구, 정상 가동에 이르기까지는 약 1년여의 시간이 필요할 것으로 예측되고 있습니다.

에코프로비엠은 2008년부터 충북 청주에 CAM1~ CAM4  라인 등을 구축하였고 이후 CAM5 라인부터는 포항에 증설을 진행하고 있습니다.  CAM4 및 CAM4N 공장에서는 NCA 양극재를 주로 생산하고 있으며 전기차용뿐만 아니라 소형공구용도 만들고 있는 것으로 알려져 있습니다 생산능력은 CAM4가 CAM4N 보다 월등히 높은데 연간 1만2천 톤으로 CAM4N 연간 4천톤 보다 3배 가량 높은 것으로 알려져 있습니다. 따라서 이번 CAM4 라인 재가동으로 인해 에코프로비엠으로부터 양극재를 공급받던 배터리 제조사들은 양극재 수급 측면에서 어느 정도 숨통이 트일 것으로 보입니다. 

배터리 업계에서도 에코프로비엠 CAM4 라인 재가동에 따라 수급 상황에 여유가 생길 것으로 기대하고 있습니다.

K 배터리 입지가 흔들린다

LG 엔솔 가까스로 2위 유지 

SNE 리서치에 따르면 중국 CATL은 1, 2월 글로벌 전기차용 배터리 시장에서 점유율 34.4%로 1위를 차지했습니다. 지난해 같은 기간 27.5%였던 점을 감안하면 점유율이 크게 증가하였습니다. 반면 LG 에너지 솔루션은 20.7%에서 13.8%로 감소하였습니다. 주목할 만한 점은 3위였던 중국의 BYD 점유율이 6.9%에서 11.9%로 LG엔솔의 2위 자리를 추격하고 있는 것으로 나타났습니다. 삼성 SDI는 6.0%에서 3.8%로 감소하여 7위를 차지했지만 다행이 SK 온은 5.4%에서 6.5%로 소폭 상승하였습니다만 중국 업체에 밀려 5위에 랭크되었습니다. 

이처럼 중국 배터리 업체가 괄목할 만한 성장을 한 큰 이유는 리튬인산철(LFP)배터리 가격 경쟁력 덕분인 것으로 나타났습니다. 에너지 밀도는 낮지만 값싼 원재료를 이용해 삼원계 케미스트리 대비 20% 가량 저렴한 이점이 크게 작용한 것이죠. 

점유율 10 위에 위치한 중국 EVE 에너지는 최근 헝가리의 원통형배터리 3공장을 지켰다고 밝혔습니다. EVE 에너지는 지난해 BMW가 약 10조 7천억원 규모로 발주한 배터리 공급 업체 중

하나로 선정되었습니다. 이를 계기로 전기차 판매가 급증하는 유럽에서 중국 배터리의 점유율을 늘리겠다는 방침입니다. 따라서 이미 헝가리의 걱정을 확보한 삼성 SDI 와 SK 원과의 납품 경쟁이 더 치열해질 것으로 예상됩니다. 점유율 8위의 중국 고우션은 독일의 보쉬 공장을 인수에 첫 해외 생산기지를 구축할 계획입니다. 또한 CATL은 독일의 배터리 공장을 완공해 2025년까지 연 100 GWh  생산능력을 확보할 계획이라고 밝혔습니다. 독일은 최근 양산을 시작한 테슬라의 기가팩토리뿐만 아니라 폭스바겐이 설립 예정인 전기차 전용 공장 등 배터리의 수요가 날로 늘어나고 있습니다. 따라서 중국 배터리의 추가 투자는 지속적으로 늘어날 전망입니다. 또한 북미의 또 중국 배터리 업체들의 진출이 가속화되고 있는 상황으로 CATL은 50억 달러,약 6조원을 투자해 북미의 80GWh 규모의 배터리 셀 공장을 지을 계획이며 고우션(궈샹)도 북미에 배터리 공장을 건설계획 중입니다.

전 세계적인 배터리 핵심 원재료의 가격 상승으로 상대적으로 가격이 싼 LFP 배터리 기반의 중국업체들의 선전이 지속되고 있습니다. 따라서 유럽과 북미시장에서 어쩔 수 없이 경쟁해야 되는 상황이지만 현재로서는 전체적인 환경여건 면에서 국내 배터리 업체에 불리한 구조이어서 앞으로 국제 배터리시장에서 현재의 순위를 지키는 것이 힘들어 질 것으로 예상됩니다.

전쟁이 끝나도 니켈공급 정상화는 어려울 듯

서유럽 우크라이나 사태로 세계 니켈 시장이 들썩이면서 니켈 부족 현상이 전쟁 이후에도 계속될 것이라는 우려가 커지고 있습니다. 특히 전기차 시장은 안정적인 니켈 공급원을 찾지 못하면 배터리 문제로 인해 생산에 차질이 불가피한 상황입니다.

미국의 경제매체 CNBC는 19일 보도에서 세계적으로 신규 니켈 채굴사업의 씨가 말랐다며 러시아 문제를 넘어 만성적인 니켈 부족 현상을 초래 할 것이라고 분석했습니다. 

런던 금속 거래소 LME 니켈 가격은 올해 초 톤당 20,881달러에서 러시아의 우크라이나 침공을 계기로 급증했고 지난 4일에서 7일 사이 63% 증가하였습니다. LME는  8 일 니켈가격이 장중 10만 달러를 남자 16일까지 거래를 중단 시켰고 이후 거래 폭 제한을 두고 장을 다시 열었습니다. 니켈 가격은 18일 전거래일대비 12% 떨어진 톤당 37,115 달러에 거래되었습니다. 

갑작스런 니켈 파동은 중국기업들의 선물거래 영향이 있었지만 러시아의 니켈 수출이 어려워진다는 공포가 가장 큰 원인으로 작용하고 있습니다 2021년 기준 러시아의 니켈 생산 비중은 전 세계 대비 약 90%로 세계 3위의 위치에 있습니다. 그러나 러시아의 방산업체인 노릴스크 니켈은 지난해 전기차 배터리에 쓰이는 1등급 (순도 99.8%)의 니켈 시장에서 시장점유율이 22%를 기록해 세계 1위를 차지하였습니다. 그만큼 전기차 시장에서 러시아의 지위는 절대적인 부분 이었으나 이번 전쟁과 국제 사회의 체제로 인해 한동안 전기차용 고순도 니켈 공급은 어려울 것으로 전망되고 있습니다.

삼성 SDI 전고체배터리 시험라인 착공

리튬이온 배터리를 넘어서 '꿈에 배터리'로 평가받고 있는 전고체 배터리 연구가 학계와 배터리 전문 업체들 및 스타트업 등 다양한 부분의 투자와 연구를 통해 괄목한 성과를 이루어 내고 있습니다. 국내에서 전고체배터리 연구의 가장 선두주자로 평가되고 있는 삼성 SDI가 전고체 배터리 연구 및 생산을 위한 시험라인을 구축한다는 소식입니다. 안정성과 성능측면에서 미래 전기차 핵심기술로 꼽히는 전고체 배터리 기술 상용화를 위해 K-배터리 3사의 기술개발 및 투자 확대가 본격화되고 있다라는 평가입니다.

삼성 SDI는 최근 경기도 수원시 영통구 SDI 연구소 내에 6500 제곱미터 규모의 전고체 배터리 파일럿 라인을 착공한 것으로 밝혀졌습니다. 전고체배터리는 리튬이온배터리의 핵심소재 중 하나인 전해질을 고체화 한 배터리로 화재 안정성이 우수하고 음극으로 리튬금속 전극을 이용할 수 있어 에너지 밀도가 매우 높은 '꿈의 배터리'로 평가 받고 있습니다.

삼성 SDI는 파일럿 라인을 통해 기존의 전고체배터리 연구성과와 더불어 생산기술까지도 확보해 나갈 계획입니다. 이를 위해서 전고체배터리 전용 극판 및 전용 고체전해질 공정설비, 배터리 내부 이온전달이 원할하게 이루어지도록 해주는 셀 조립설비를 비롯한 신규 공법과 인프라를 도입할 예정이라고 합니다. 또한 독자 개발한 리튬금속 무음극 구조를 통해 업계 최고수준의 에너지 밀도와 높은 안정성을 확보했다라는 것이 업계의 평입니다.

업계에서는 리튬이온배터리의 단점으로 지적되고 있는 열적 안정성과 에너지 효율, 두 가지 특성 모두 해결할 수 있다는 점에서 전고체 배터리는 가장 유력한 차세대 배터리로 꼽히고 있습니다. 이번 파일럿 라인을 통해 삼성 SDI가 전고체 배터리 개발 분야에 한 발짝 더 앞서 나갈 것으로 예상되고 있습니다.

SK 온 삼자합작으로 터키에 배터리라인 투자

배터리 업체는 미국 완성차업체와의 공조를 통해 다각적인 투자를 이어가고 있습니다. GM과 LG 에너지 솔루션이 한 축이라면, 포드와 협력하고 있는 SK 온 역시 같은 전략을 추구하고 있습니다. 

SK 온은 미국 투자뿐만 아니라 유럽 시장을 위한 거점 투자에도 열을 올리고 있는 상황입니다. SK 온은 미국 자동차 기업인 포드와 터키 최대 그룹인 코치와 손을 잡고 터키의 배터리 생산을 위한 합작법인을 설립할 예정이라고 합니다. 이미 폴란드와 헝가리의 배터리 생산 라인을 구축하고 있지만 완성차업체와 합작을 통한 배터리 생산 공장을 짓는 것은 이번이 첫 번째 사례입니다. 3사의 배터리 합작공장은 터키 앙카라 인근 바슈켄트 산업특구 지역에 세워질 전망입니다. 이르면 2025년부터 상용차 용으로 사용될 고출력 하이니켈 삼원계 배터리를 생산하게 될 예정입니다.

생산 규모는 연간 30~45GWh 수준으로 투자금액은 총 3 ~ 4조원대로 추산되고 있습니다. SK 온은 충남 서산시와 미국 조지아주, 중국 창저우, 옌청 후이저우, 헝가리 코마롬에서 독립 공장을 가동하고 있습니다. 오는 2025년까지 중국의 옌청 2공장과 헝가리 이반차공장 등도 가동을 시작한다는 목표를 가지고 있으며 포드와의 미국,터키 합작 공장이 완공되면 총 생산능력은 2025년 220 GWh, 2030년에는 500 GWh까지 늘어날 것으로 보입니다.

이번 유럽 공동체 진출로  SK 온과 포드전기차 파트너십은 더욱 강화될 것으로 예상됩니다. 전기차 전환에 박차를 가하고 있는 포드는 2030년까지 배터리 용량 총 240 GWh 확보를 목표로 하고 있습니다. 이중 북미에서 필요한 140 GWh 물량을 SK온을 통해 확보한 상태입니다. 유럽과 중국 등에도 조달할 나머지 100 GWh도 터키 합작공장을 통해 일부를 조달할 것으로 전망되고 있습니다.

니켈가격 상승으로 다시 주목받은 LFP 배터리

 전기차 배터리 핵심 원재료인 니켈가격이 폭등하면서 국내 배터리 업체들이 니켈이 빠진 리튬인산철(LFP) 배터리의 도입을 늘리 전망입니다. 그간 국내의 업체들은 NCM, NCA 등의 삼원계 배터리에 주력했지만 최근 테슬라가 니켈이 들어간 배터리를 장착한 전기차의 가격을 인상하고 다른 완성차 업체들도 LFP 배터리 채용을 확대하려는 움직임을 보이고 있습니다. 

업계에 따르면 테슬라는 모델 Y 롱레인지, 퍼포먼스 버전과 모델 3 롱레인지 버전의 가격을 각각 1000달러(123만원) 씩 인상했습니다. 또 기가상하이에서 생산한 동일 차종의 가격 또한 1만위안(194만원)씩 올렸습니다. 테슬라에서는 가격인상에 대한 구체적인 이유를 밝히지 않았지만 최근 진행된 니켈 가격의 인상이 주요 원인으로 지적되고 있습니다. 실제로 LFP 배터리를 장착한 모델3는 가격인상에서 제외한 것으로 나타났습니다. 앞서 모건스탠리는 니켈 가격의 상승으로 인핸 테슬라를 포함 전기차들의 가격이 약 1000달러 가량 인상될 것으로 예측한 바 있습니다. 

배터리 원재료 상승이 배터리 팩 및 전기차 가격 인상으로까지 이어지면서 결국 전기차의 소비 둔화로 이어지는 것이 아닌가 하는 우려의 목소리가 높습니다. 따라서 제조원가 확보를 위해 상대적으로 저렴한 LFP 배터리가 대안으로 주목받고 있습니다. 글로벌 LFP 배터리 시장은 중국의 CATL이 주도하고 있는 가운데 국내  배터리 업체들은 삼원계 NCM, NCA 배터리에 주력하고 있습니다. 이번 니켈 가격 폭등으로 인해 국내 배터리 업체들의 LFP 배터리 도입 속도가 더욱 빨라질 것이라는 것이 업계의 예상입니다.  

지난해 테슬라가 모델3에 LFP를 채용하면서 불어닥친 LFP 배터리 인기가 고효율 전기차의 개발로 인해 한층 꺽어지는 듯 보였으나 다시 불어닥친 니켈 가격 인상으로 말미암아 다시금 원상복귀되는 분위기입니다. 다양한 케미스트리 대안을 확보 어려운 위기를 헤쳐나가는 탈출구가 필요한 시기입니다.  

니켈값 하루만에 66%폭등, 비트코인인가?

우크라이나-러시아 전쟁이슈로 글로벌 SCM망 붕괴 직전

우크라이나 사태로 말미암아 전세계 SCM 상황이 엉망이 되어 가고 있습니다. 덕분에 곡물과 원재료의 가격은 천정부지로 올라가고 있는 상황입니다. 원유와 천연가스에 이어 산업재 생산에 필수 원자재인 비철금속 가격도 급등하고 있습니다. 전기자동차용 배터리의 주요 원료인 니켈 가격은 단 하루만에 66%가 폭등 하기도 했는데요. 수급 불안에 가수요까지 몰리면서 시장 심리가 무너지고 있다는 의견입니다.

런던 금속 거래소(LME)에서 거래되는 니켈 선물 3개월분 가격은 톤당 4만 8078 달러에 마감해 15년 만에 최고치를 기록했습니다. 전 거래일 가격인 톤당 2만8919달러 보다 66.3%가 뛴 상황입니다. 역사상 가장 상승폭으로 이에 대한 원인으로 지목되고 있는 것은 전세계 니켈 공급량의 10%를 차지하는 3위 생산국인 러시아의 전쟁 때문인 것으로 나타났습니다.

니켈 가격인상은 곧 배터리 가격 인상으로 연결되어 최종 전기차 업체에까지 원가부담을 가중시킬 예정입니다. LG에너지 솔루션과 삼성 SDI, SK On 등은 러시아로부터 니켈을 수입하고 있지는 않지만 상황을 예의주시하고 있습니다. 지금 당장은 안전재고덕에 큰 영향은 없을 것으로 예상되지만 니켈 값이 장기간 상승된 채로 유지가 된다면 어쩔 수 없는 배터리가격 인상 압박을 피할 수는 없을 것으로 보입니다. 더군다나 최근의 배터리 트렌드는 효율을 향상시키기 위한 '하이니켈 배터리'를 주력으로 진행하고 있기 때문에 그 의존도는 더욱 클 수밖에 없습니다.

배터리 업계와 완성차 기업 등은 납품계약을 맺을때 원자재가격 변동에 따른 불확실성을 최소화하기 위해 금속가격 변화를 배터리 납품가에 연동하는 조항을 넣고 있습니다. 따라서 원자재 가격 등락이 전기차 원가의 반영 될 예정으로 이는 곧 소비자의 부담으로 작용한다는 의미입니다.

따라서 기존 내연기관 차량 가격보다 전기차의 가격이 낮아지는 교차 시점도 연기될 것으로 전망됩니다. 22년 1월 미국에서 팔린 전기차의 평균 판매가격은 63,000 달러로 전체 일반차량 평균가격 46,000달러 보다 35% 가량 비싼 수준으로 나타났습니다.

우크라이나와 러시아 전쟁으로 인한 공급망 와해와 원재료의 수급 불안정으로 전 세계 경제의 역신장은 피할 수 없는 상황으로 치닫고 있습니다.

LG 엔솔 테슬라 '기가베를린'으로 배터리 공급

LG 에너지솔루션이 테슬라 '기가 베를린 팩토리'에 SUV '모델Y'를 위한 배터리를 공급할 예정이라고 합니다.

최근 이슈 되었던 테슬라의 4680 배터리는 아니고 당분간은 2170 배터리를 공급할 예정입니다. 테슬라 4680 배터리는 3~ 4분기부터 탑재가 될 예정으로 LG 엔솔에서 이 부분까지 협력을 이어 갈지는 지켜봐야 할 것 같습니다.

업계에 따르면 LG 에너지 솔루션은 베를린 기가 팩토리에서 양산한 SUV 모델 Y용 2170 배터리를 납품할 예정입니다. 2170 배터리는 지름이 21mm 높이가 70mm인 원통형 제품으로 아직까지는 테슬라의 주력 배터리 모델이라고 하겠습니다. LG 에너지 솔루션은 중국 상하이 공장에서 생산하는 모델 3 EV에도 해당 배터리를 공급해 왔으며 2020년 말에는 상하이 공장에서 만드는 모델 Y에 들어가는 배터리 전량을 LG 엔솔에서 공급하며 테슬라의 주력 파트너사로 자리매김했습니다.

테슬라는 중국에 이어 독일의 LG 에너지 솔루션과의 협력을 강화하고 있습니다. 그 첫 번째 대상은 베를린 기가팩토리에서 생산되는 모델 Y가 될 예정이며 테슬라의 양산속도가 주당 500대를 넘어서고 있으며 4월 말까지 1000대/주수준으로 늘어날 것으로 예상되어 모델 Y로 공급되는 LG 엔솔의 배터리 물량도 지속적으로 늘어날 것으로 보입니다.

리튬이온 배터리 시장이 레드오션이라는 사람에게

 한 사이트의 고민창에 리튬이온 배터리 시장이 이미 레드오션이냐는 질문이 올라왔습니다. 아마도 이분야에서 연구를 하는 석사생이나 박사생으로 추정됩니다. 자신을 연료전지와 리튬이온전지를 연구하는 랩실에 있는데 주위에서 리튬이온배터리는 이이 레드오션이라 말을 한다더군요. 그래서 전고체난 메탈-공기, 황 등의 배터리를 고민하고 있으며 향후 박사 후 대기업에 취업을 목표로 한다고 소신을 밝혔습니다. 

                                  (이런날이 올지 아무도 몰랐었지 그때는)

개인적인 의견으로는 사실 리튬이온시장에 대해서 많이 진행된 것은 맞는 것 같습니다. 정말 무서울 정도로 많은 인력과 자금이 투입되었고 실상 뛰어난 결과가 쏟아져 나왔습니다. 저는 리튬이온배터리 업계에 있으면서 종종 과거 2000년 중반 'LED' 시장을 연상하게 됩니다. 당시에도 'Eco friendly' 를 내세우며 태양광과 더불어 LED산업에 대한 장미빛을 터트리던 시기였습니다. 내노라하는 업체들과 중견기업들까지 앞다투어 LED 수직계열화를 위해 경쟁적으로 MOCVD 장비를 투자하고 수억개의 Capa를 확보해지만 결과는 중국의 개입과 동시에 치킨게임 되었고 결국 몇 안되는 대기업과 비교적 일찍 진입했던 회사들만이 살아 남았습니다. 그렇지만 살아남았다고 해서 그 결과가 딱히 좋았다고 말하기 힘든 부분입니다. (삼성LED를 보자면)

리튬이온배터리 시장도 마찬가지 길을 걸어가는 것이 아닌가 하는 우려도 있습니다. 가장 큰 문제로는 이미 중국에서 숟가락을 얻졌다는 점입니다. 중국에서 손 대면 좋게 말해 빠른 양산화와 가격 인하가 이루어 지지만 다르게 말해서 시장교란으로 성숙되기도 전에 파탄나는것이 일반적인 귀결점입니다. 

그러나 리튬이온배터리가 과거 LED 사례와 다른점은 국내 기업들이 이부분에 상당히 기술적이 장벽을 가지고 있고, 또한 리딩하고 있다는 점입니다. 누구나 투자해서 라인만 깔면 들어오는 그런분야는 아니라는 점입니다. 이미 노스볼트 사례에서 보듯이 인력과 자금만 확보했다고 그동안의 시간을 순식간에 따라잡는 것은 불가는 하다는 점입니다.

게다가 국내 K-배터리업체들의 차세대 전지에 대한 연구역시 경쟁력이 있다는 점에서 앞으로 배터리의 케미스트리와 방식의 변화가 단계별 진화될 예정이고 정작 당사자가 연구분야가 아닌 대기업을 선호하고 있는만큼 그 분야에서 충분히 결과를 낼 수 있는 여지가 많다는 점입니다. 

대기업 들어오시면 알겠지만 결국 박사들도 양산개념 없으면 살아남기 힘듭니다. 너무 먼 미래만 고민하지 말고 현실적인 시점을 바라보는 것도 좋은 대안이 될 것 같습니다. 

2025년 미국 배터리시장 내 K-배터리 점유율 예상은?

글로벌 배터리 시장에서 K 배터리가 차지하는 비중은 상당히 큽니다. 특히나 미국 시장에서는 가희 절대적이라고 할 수 있지요 이미 LG 에너지솔루션과 SK온은 각각 GM과 포드 등 거대 자동차 회사들과 합작을 통해 투자를 진행하고 있고 삼성SDI 역시 스텔란티스와의 합작방식으로 미국 투자를 준비 중에 있습니다. 유럽이나 중국 일본 업체가 경쟁이 거세지고 있는 유럽 시장과는 사뭇 다른 분위기라고 하겠습니다.

미국 에너지부(DOE)에 면 오는 2025년까지 미국의 건설 예정인 대규모 배터리 생산설비 열 세 곳 중에서 11개가 한국 배터리 업체 관련 시설로 나타났습니다. 13 곳에 생산 라인이 구축이 완료되면 미국 내 배터리 생산 설비 중 국내 기업의 비중은 2025년 기준 70%까지 확대를 전망이라고 합니다. 

이 13곳의 배터리 생산라인 투자 중 가장 큰 규모를 자랑하는 것은 포드와 SK온의 합작법인인 블루오벌SK입니다. 블루오벌 SK는 미국 캔터키와 테네시에 약 13조 원을 들여 총 129 GWh 규모에 달하는 합작공장을 건설하고 있습니다. 거기에 SK온 단독으로 건설 중인 조지공장 두 곳을 합하면 약 150 GWh 규모의 생산능력을 확보할 수 있게됩니다. 

LG 에너지 솔루션은 GM과 합작법인인 얼티엄셀즈를 통해서 오하이오와 테네시, 미시간 등에 공장을 건설 중으로 생산능력은 120 GWh 이상을 목표로 하고 있습니다. 게다가 LG 엔솔도 별도의 단독 운영 공장을 미시간에서 운영중으로 규모는 47GWh 수준으로 알려졌습니다. 

반면 다른 두 회사와는 달리 비교적 소극적인 투자를 이어 가고 있는 삼성 SDI도 스텔라티스와 합작법인을 통해 47 GWh 규모의 배터리 생산공장을 설립할 예정인데요 오는 2025년까지 미국 내 현지 배터리 공장을 구축하기로 한 양해각서를 양사간 체결한 상태로 현재는 부지를 선정하는 중이라고 합니다.

본격적인 배터리 생산이 진행되는 2025년이 되면 미국 내에서 한국 배터리 기업들의 시장점유율은 70%에 이른다고 하니 생각만으로도 기분이 좋아지는 소식입니다. 

배터리의 미래는 전고체가 아니라 바로 이것

내연기관에서 전기차로의 전환의 시대가 도래하면서 배터리에 대한 관심은 더욱더 커졌습니다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 리튬이온배터리의 단점을 극복할 수 있는 전고체 배터리는 흔히들 배터리의 미래라고 말합니다. 하지만 진정한 배터리의 미래는 따로 있습니다. 

마이크로소프트 캐패시터는 수명을 늘리고 매우 빠른 충전을 가능하게함으로써 우리가 필요로 하는 진정한 배터리의 미래라고 할 수 있습니다. 슈퍼 캐패시터는 현재 스마트폰에서 전기자동차까지 모든 분야의 제조업체들의 전자 부품들로 사용을 위한 연구와 개발에 많은 투자를 하고 있습니다.

                                            (슈퍼 캐패시터 구조 ) 

슈퍼 캐패시터는 절연층으로 분리된 두 개의 전기도체로 구성됩니다. 일반 배터리에 비해 훨씬 더 빠른 충전과 보다 효율적인 에너지 배분 및 충전 및 방전 사이클이 크고 손실이 없어 더 긴 수명을 유지할 수 있는 한마디로 말해 '배터리의 꿈'과 같은 존재라고 할 수 있습니다. 따라서 전기 자동차에 슈퍼 캐피시터를 적용할 경우 배터리 수명을 최대 4배 까지 올릴 수 있다라고 합니다. 다시 말해 슈퍼 캐패시터가 전기차의 양산이 될 경우 산업기술적인 측면과 최종소비자에 경제적인 측면 모두에서 엄청난 이익을 가져올 수 있다라는 의미입니다.

현재의 수퍼 캐패시터를 양산하는데 가장 큰 문제점은 바로 제조 기술력의 부재입니다. 현재 슈퍼 캐피시터 크기가 지나치게 크기 때문에 사용이 원활하기 위해서는 사이즈를 축소 하는 것이 최대의 관건이라 하겠습니다. 이를 위해 스웨덴의 공과 대학 연구팀은 제조공장에 스핀코팅 하는 방법을 적용하려고 하고 있습니다. '스핀코팅' 방법을 사용하면 다른 전극 재료를 선택하는데 유리하고 또한 감소된 그래핀산화물의 알킬아민 체인을 사용하여 더 높은 충전 용량을 확보할 수 있는 장점이 있습니다. 

                                        (슈퍼캐패시터 충.방전 원리)

결국 양산화를 위해선 제조비용을 현실화하는 것이 가장 중요한 문제라고 할 수 있습니다 이를 위해선 생산 기술의 발전이 필요하며 실용적인 적용을 위한 확보가 용이한 재료에 발굴도 필요한 부분입니다. 

아직 양산화를 위한 많은 어려움들이 직면에 있지만 언제나 그랬듯이 기술의 진보는 난제를 만났을 때 이루어진다라는 것을 잊지 말아야 하겠습니다. 

포스코케미칼 국내.외 투자소식

1.포스코 케미칼 캐나다 퀘벡의 GM 공급용량 극체 조인트 벤처 공장 투자

캐나다 퀘벡의 베캉쿠르에 포스코케미칼과 합작법인이 운영하게 될 양극재공장이 건설된다고 GM의 발표가 있었습니다. 이번 법인 공장에 투자 되는 비용은 약 4922억 원 수준으로 공장의 최대 주주는 포스코케미칼이 될 예정입니다. 포스코케미칼 합작법인은 원료와 투자비, 인프라 친환경성 등을 종합적으로 고려하여 캐나다 남부 산업도시인 베캉쿠르의 양극재 북미사업 최적지로 선정했다고 설명하였습니다. 이곳에서 생산되는 양극재는 GM과 LG 에너지솔루션 배터리생산 조인트벤처인 얼티엄셀즈에 전량 공급될 예정이라고 합니다.

GM은 이를 통해 생산한 배터리를 쉐보레 실버라도 EV와 GMC 허머 EV 그리고 캐딜락 리릭 등의 전기차에 공급할 예정이라고 합니다. 포스코케미칼은 이번 투자를 포함한 중장기 성장 전략을 기반으로 양극재 생산능력을 올해 10만 5천 톤에서 2025년 28만 톤, 30년에는 42만 톤까지 확대한다는 계획입니다.

  ( 쉐보레 실버라도 EV )

2. 포스코케미칼 광양시에 6천원 투자

포스코 케미칼은 올해부터 약 6000억원을 투자해 광양시 세풍산업단지에 20반 여 m^2부지에 연산 10만톤 규모의 전구체 공장건설을 단계적으로 추진하겠다는 계획입니다. 10만톤의 전구체는 순수 전기차용 배터리 기준으로 12만 여대분의 양극재를 만들 수 있는 물량이기도 합니다.

전구체는 알려져 있다시피 배터리의 핵심소재인 양극재의 중간 원료로써 양극재 제조원가의 60% 이상의 비중을 차지하는 요소입니다. 

포스코케미칼은 전구체 생산능력을 올해 1만 5천 톤에서 2025년까지 18만 5천 톤으로 확대할 방침이며, 자체생산 비율도 33%에서 67%로 높이겠다는 계획입니다.

샤오미와 화웨이가 주목하는 반고체 전지회사 WiLion

최근 베이징에 본사를 둔 한 업체에 샤오미와 화웨이 등 거대 회사들로부터 약 7800만 달러의 투자를 받은 것으로 알려지면서 관심을 끌고 있습니다.

이 업체는 바로 위라이온으로 니오(NIO)의 반고체 배터리를 공급하는 것으로 알려져 있습니다.

니오의 150kwh 배터리팩은 반고체 배터리 솔루션뿐만 아니라 하이니켈 기술이 특징으로 향후 니오의 제휴 결과에 따라서 위라이온은 전력 배터리 업계에서 확고한 입지를 다질 것으로 전망하고 있습니다.

위라이온(WiLion)은 2016년 베이징에 설립된 스타트업 앞으로 하이브리드 전해질 리튬 이온 배터리 완전 고체 리튬배터리의 개발과 생산에 초점을 두고 있습니다. 이 회사는 중국과학원 물리연구소 내 클린에너지 연구소의 고체 배터리 기술을 위한 산업화 플랫폼으로써는 유일한 곳으로도 알려졌습니다. 

니오는 지난 2020년 플래그쉽 ET7를 선보이는 자리에서 150kwh 용량의 전고체 배터리를 탑재한 미래형 모델을 출시할 것이라고 밝혔습니다. 하지만 아직 전고체 배터리가 상용화되지 않았고 차량에 적용하기에는 지나치게 이른 시점이라며 업계에서는 회의론이 일기도 하였습니다. 하지만 니오의 입장은 확고합니다. 당시 공개한 ET7에 적용한 기술은 반고체 배터리로 좀 더 빠른 시점에 새로운 솔루션을 적용한 양산차를 선보이겠다는 계획입니다.

최근 기대한 것보다 빠른 시점에 양산화 적용하는 사례들을 볼때 대부분 중국에서 먼저 이루어졌다는 점에서 이번 니오의 주장 역시 신빙성이 있다고 보입니다. 비록 전고체에 대한 개발과 기술수준이 가장 앞서 있지는 않지만 분명 전기차의 전고체배터리를 탑재하는 양산시점은 가장 앞설 것이라는게 업계의 전망입니다.

LG화학. 엔솔 배터리 관련 소식

1.LG 화학은 최근 한양대로부터 2차전지 배터리 소재 양극재 특허 약 40개를 수 백억원을 들여 구입했다고 밝혔습니다. 이번 기술 이전 요는 국내 대학이 기업으로 받은 금액 중 사상 최대 규모라고 합니다.

한양대는 2차전지 배터리 용량과 출력을 획기적으로 높일 수 있는 니켈함량 80% 이상의 하이니켈 양극재 관련한 신기술 특허를 다수 보유한 것으로 알려져 있었습니다. LG 화학은 한양대와 양극재 특허 이전 뿐만 아니라 공동 개발과 인력 확보까지 다각도에 걸친 높은 수준의 협력관계를 체결하기로 하였습니다.

LG 화학은 이번 한양대의 양극재 특허 확보를 통해 23년 배터리에 적용을 시작할 경우 배터리 성능이 크게 향상되어 현재 보다 주행거리를 20% 이상 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

2.현재 우크라이나와 러시아의 전쟁 가장 근접한 위치에 있는 폴란드에서는 LG에너지 솔루션이 생산라인 증설을 준비중이라고 합니다. 폴란드 브로츠와프에 자리한 LG 에너지솔루션 배터리 생산 공장을 증설할 계획이라고 하는데요. 폴란드 현지 매체에 따르면 LG 에너지 솔루션이 폴란드의 철근 콘크리트업체와 증설을 위한 한화 약 52억원 규모의 계약을 체결했다고 보도했습니다. 현재의 폴란드 브로츠와프 공장이 생산규모는 70Gwh입니다.

전고체 배터리를 양산을 대비한 소재업체들의 움직임

국내 양극재 업체의 최강자인 에코프로비엠이 배터리 관련 포트폴리오를 확대하고 있습니다. 기존의 주력으로 생산하던 양극재뿐만 아니라 배터리 주요 4대 요소 중 하나인 전해질까지 사업 범위를 확장시키고 있습니다.

기존의 리튬이온 배터리에 쓰이는 것은 액체 전해질로 외부 충격이나 온도 변화로 인한 팽창.수축 시 누수 등의 안정성 문제가 발생 할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 배터리 제조사들은 액체가 아닌 고체전해질의 사용을 검토 하고 있습니다. 바로 전고체 배터리인 것이죠. 고체전해질 중에서도 가장 상용화 가능성이 큰 것으로 평가 받는 것은 황화물계인데 이온전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 수월하다는 이유 때문입니다. 기존의 리튬이온전지와 달리 고체 전해질를 적용한 배터리는 화재 안정성면에서도 탁월하기 때문에 배터리 제조사들의 궁극적인 목표가 되고 있습니다.

 따라서 차세대 배터리가 될 고체 전해질을 생산하는 업체에 미래가 있다고 보고 있는 것입니다. 에코프로비엠은 황화물계 고체전해질 원료에 대한 공급망을 구축하고 2027년부터 양산을 통한 매출 반영을 준비하고 있습니다.

이미 전고체 배터리에 시장을 예상하고 광화 물개 고체전해질 제조 기술을 확보하려는 노력이 한창인데요. 특히 실리콘 음극재를 다루고 있는 대주전자재료는 한국 전기연구원으로부터 황화물계  고체전해질 제조기술을 이전 받은 것으로 알려져 있으며 올해 안으로 파일럿 생산시설을 마련한다는 계획입니다. 또한 동박 생산으로 유명한 일진머티리얼스도 고체 전해질 상용화를 위한 준비가 한창인 것으로 알려졌고 이수화학은 황화물계 고체전해질의 원료인 황화리튬 상업화에 나서고 있는 상태입니다.

결국 2차전지의 방향은 전고체배터리가 확실하지만 기술의 발전 속도에 따라 양산화 시점이 언제가 될지는 아직 단정하기는 힘든 상황입니다. 앞서 언급한 바와 같이 전고체 배터리 상용화를 위해서는 아직 넘어야 할 공정 기술들의 산적해 있는 상황이기 때문입니다. 하지만 소재산업으로부터 고체 배터리로 전환을 위한 준비가 시작되고 있는 것은 분명해 보입니다.

아연-이산화망간의 효율 및 수명연장 비밀을 밝히다.

러시아 우크라이나 사태로 인해 전통적인 천연자원에 무기화 위험성을 직시하고 있는 상황입니다. 따라서 유럽과 미국을 포함한 여러 나라는 어느때보다 더 신재생에너지의 상용화를 위해 더욱 매진하고 있는 상황인데요. 신재생에너지에 발전과 더불어 필요한 것이 바로 에너지저장장치(ESS)입니다.

ESS 용으로 리튬이온전지를 많이 사용하고 있지만 잘 알려졌다시피 화재의 위험성 역시 높아 언제든 화재의 위험성에 노출되어 있는 상태입니다. 따라서 대안으로 제시되고 있는 것이 바로 바나듐 레독스 전지나 공기-철 전지 그리고 아연-이산화망간 전지 등과 같은 안정성이 확보되어 있는 케미스트리 입니다.

수계 아연-이산화망간 전지는 물 기반에 전해액을 사용하기 때문에 안정하고 경제성이 높은 배터리입니다. 그러나 기존 리튬이온전지 보다 복잡한 반응들로 구성된 아연-이산화망간 전지의 충.방전 구동은 이산화 항간에서 망간 이온(Mn2+)의 용출과 이로부터 기인한 중간 생성물의 부산물인 절연체(ZHS:Zn4SO4(OH)6.xH2O)의 축적을 유발하게 되는데 이 부산물은 낮은 효율과 용량 저하의 주원인으로 작용해 왔습니다.

그런데 대구 경북 과학 기술원의 연구팀들이이 문제에 대한 해결책을 발견했습니다. 연구진은 수계 아연-이산화망간 전지의 양극과 분리막 사이에 기공성 탄소지지체를 삽입하고 테스트를 한 결과 충전용량이 g 당 278mAh가 나와 탄소지지체를 사용하지 않은 전지에 비해 용량이 15% 향상됨을 확인했습니다. 또한 전지의 충.방전 사이클이 약 108번을 사용하면 성능이 떨어졌지만 3000번 넘게 충.방전 사이클을 가동해도 용량을 85.6% 나 유지할 수 있었습니다. 연구진은 나노탄소소재의 단순한 산 처리와 얇은 지지층의 설계만으로 확연한 개선이 가능했다고 밝혔습니다.

부품개선을 통한 성능 향상을 이끌어내어 경제적이고 효과적인 아연-이산화망간 전지의 수명 안전성을 확보할 수 있어서 차세대 저장용 배터리로서 리튬 이온 전지를 대체할 것으로 기대를 모으고 있습니다.

리튬이온 배터리 화재불안을 풀 실마리

국내 연구진 덴드라이트 성장 방지용 첨가제 개발

현재 전기차의 적용되고 있는 리튬이온전지의 음극재는 흑연을 주원료로 사용합니다. 채굴의 용이성으로 단가가 저렴하기 때문에 경제성은 있지만 에너지 밀도가 낮은 충분한 양의 리튬이온을 품기에는 부족하다는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 고려하고 있는 것은 실리콘 대체재 인데 이 역시도 과도기적인 수준이며 궁극적인 목표는 리튬금속 음극재의 개발이라고 할 수 있습니다.

리튬 금속 음극재를 개발하는데 있어 가장 큰 걸림돌로 작용하는 것이 바로 나뭇가지처럼 배터리 내부에서 뾰족하게 잘하는 현장인 '침상의 리튬' 즉 덴드라이트에 따른 안정성 저하 문제입니다. 카이스트와 충남대 공동연구팀이 덴드라이트를 억제할 수 있는 이온성액체 첨가물을 개발했다고 하여 화제가 되고 있습니다. 이 첨가제는 분자구조가 대칭성을 띠면서 리튬의 덴드라이트 성장을 억제하여 배터리의 성능과 화재 등의 위험성으로부터 보호할 수 있다고 합니다.

리튬이온이 침상 덴드라이트에 달라 붙지 못하도록 균일한 리튬층을 유도하여 덴드라이트의 성장을 예방합니다. 실제 첨가제를 리튬금속배터리에 넣어 사용한 결과 성능이 3배 정도 높아지는 것으로 확인되었습니다. 궁극적으로 리튬 이온의 치명적인 단점인 화재 발생의 리스크를 낮출 수 있다는 면에서 상당한 의미가 있다고 하겠습니다. 

21년 전기차에 사용된 배터리 케미스트리 비중 분석

2021년 판매된 전기차용 배터리의 용량은 20년 예상 134.5 GWh에서 전년 대비 113% 증가한 286 2GWh 추산됩니다. 아담스 인텔리전스에 따르면 전체 용량의 98% 이상이 플러그인 하이브리드 차량에 적용된 것으로 나타났습니다.전기차와 플러그인 하이브리드에 사용된 배터리 용량이 약 280 GWh 이상으로 하이브리드 경우 많은 부분을 차지하고지는 않았습니다. 

흥미로운 것은 전기차 영어로 매우 인기가 높았던 리튬 이온 케미스트리에 시장 점유율입니다 실제의 전기차에 사용된 배터리에 화학 조성별 비중을 살펴봤을 때 하이니켈 그룹은 시장의 대부분을 차지하는 것으로 나타났습니다.

의뢰인 사실은 테슬라 모델 3 적극적으로 사용되고 있는 리튬인산철배터리에 비중이 그다지 높지 않다라는 점입니다. LFP 케미스트리에 사용 비중은 전체 배터리 용량에 약 20% 수준입니다. 

삼원계 보다 열적 안정성과 Cost 때문에 많은 인기를 얻고 있는 LFP이지만 실제 유럽과 북미에서는 사용이 그리 많지 않은 상황이고 실제 에너지 밀도가 낮기 때문에 전체 배터리 총량 기준으로 볼 경우 예상보다 더 낮은 개종을 찾아는 것으로 나타났습니다.

배터리 스왑서비스 최강자 나스닥 입성

현재 배터리에서 요구되는 가장 큰 핵심기능은 에너지효율과 충전 속도라고 할 수 있습니다. 특히나 충전 속도 해 기술 발전은 기대보다 더 딘 상태인데요. 그래서 배터리 충전 아닌 교체를 택하는 업체들이 늘어나고 있습니다. 현재까지 배터리 스왑서비스로 유명한 것은 중국에 리오였습니다 리오는 중국 내에 수 백여개의 이동식 스왑서비스 센터를 운영하며 배터리 교체를 1분 내에 진행해주고 있습니다.

그러나 실제 경영 전기자동차용 배터리 스왑서비스의 강자는 따로 있었는데요. 바로 타이페이에 본사를 둔 '고고로'가 그것입니다.

고고로는 도시 및 교회 교통수단을 위해 설계된 고속 및 고출력 전기 스쿠터 여러 모델들을 제작하고 있지만 핵심 사업은 교체 가능한 배터리팩을 중심으로 이루어지고 있습니다. 이 배터리들을 스쿠터뿐만 아니라 급속히 증가하는 파트너사 차량 동력을 공급하는 때 주력하고 있습니다. 

이미 스쿠터뿐만 아니라 EV차량 업체들은 고고로에 배터리 스왑서비스에 관심을 보이고 있습니다. 특히 야마하와 같은 대기업들은 자신들의 자동차 개발 프로그램을 위한 에너지 스토리지 부분의 고골의 전문지식을 의존하고 있습니다.

최근 코고로는 채 5년도 되지 않아 전기 스쿠터에서 배터리를 교환하는 40만 명 이상의 가입자를 악보 했으며 그러는 동안 회사는 국내 시장에서만 10억 달러 이상의 수익을 올렸습니다 사실상 엄청나게 빠른 성공을 이룬 것으로 대만 내에서는 주유소보다 더 많은 배터리 교환 소가 생길 것이라는 소문도 있습니다.

 대만 내 엄청난 성공을 바탕으로 고고로는 최근 이번 분기 말까지 나스닥 거래소에 상장될 예정이라고 합니다. 상장을 통한 충분한 재정이 확보할 경우 고고로의 다음 타겟이 어디가 될지 궁금해지는데요. 배터리 스왑서비스에 성공 모델 확실히 자리매김한 고고로의 거침없는 질주가 앞으로 계속 될지 지켜봐야 할 것 같습니다.

차세대배터리 공기아연전지 상용화 실마리를 찾다.

공기아연전지는 이론에너지밀도가 1350 Wh/kg 으로 매우 높고 환경오염성도 상대적으로 낮아 운송용 및 에너지 저장용(ESS)으로 유망한 이차전지의 하나로 평가받고 있습니다. 하지만 짧은 수명과 이론에너지밀도 대비 실제의 에너지 밀도는 200Wh/kg 수준으로 매우 낮아 실용화가 어렵다라는 단점이 있어왔습니다. 이를 개선하기 위해서 새로운 전지 재료의 개발 및 전지 구조를 최적화하고 효율적인 제어 시스템을 구성하기 위해 많은 노력들이 이루어지고 있지만 사실상 대용량 전지의 실용화에는 아직 미치지 못하고 있는 실정입니다.

그런데 최근 상용화를 앞당길 수 있는 기술개발 소식으로 이슈가 되고 있습니다. 그동안 공기아연전지의 상용화에 가장 큰 걸림돌로 지적됐던 부분이 바로 느린 촉매 반응이었습니다. 촉매반응 속도의 개선은 에너지의 효율성과 관련 돼 있어서 공기아연전지 개발에 핵심적인 부분이었다고 하겠습니다. 이론에너지밀도 대비 실제 에너지 밀도를 높이지 못했던 근본적인 이유로 꼽을 수 있지요. 

하지만 최근 업계는 난제를 해결할 실마리를 발견한 것으로 알려졌습니다. 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장 연구센터 연구팀들은 공기아연전지의 문제점 중 하나인 느린 촉매반응을 개선시키는 방법을 발견했다고 밝혔습니다.

연구진이 착안한 방법은 바로 태양전지의 반도체 기본 구성단위인 P-N 접합을 이용하여 공기아연전지를 만들었고 그 결과 약 7% 가량 증가된 에너지밀도와 334시간 동안 1,000번 이상의 충.방전 싸이클을 가능하게 했습니다. 이는 현재까지 확인된 촉매들 중에서 가장 우수한 성능이라는 것이 연구팀에 설명입니다.

실제 앞서 말한 바와 같이 공기아연전지가 상용화될 경우 높은 에너지밀도와 낮은 폭발위험성 및 오염물질을 배출하지 않는 친환경성과 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 아연과 공기를 이용하기 때문에 배터리 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있다라는 장점이 있습니다. 이에 따라 업계에서는 공기아연전지의 상용화에 매우 큰 기대를 걸고 있습니다.

 이번 연구팀의 결과를 통해 공기아연전지의 상용화에 한 발짝 더 다가섰다고 할 수 있겠습니다. 배터리에 있어서 사용되는 재료가 나트륨이나 공기 등과 같이 비교적 쉽게 확보가 가능한 원재료는 원가경쟁력 측면에서 매우 중요한 부분이라 하겠습니다. 보다 손 쉽게 확보가능한 원재료는 앞으로도 배터리 경쟁에서 매우 중요한 부분을 차지할 것으로 예상됩니다. 

국내 연구진들의 뜨거운 연구결과들이 하나 둘 드러나고 있어서 향후 차세대 배터리의 핵심역할 역시 한국이 이어갈 전망입니다. 

제지공장 개조를 통해 양극재 생산량 확대하는 노스볼트

유럽의 자존심이라고 할 수 있는 유일한 배터리 제조업체인 노스볼트는 스웨덴의 폐쇄된 제지 공장을 기가팩토리로 전환 할 계획이라고 합니다.

노스볼트는 스웨덴에 위치한 '스토라엔소' 제지공장을 매입하여 배터리 셀이 생산 가능하도록 전환하여 최대 100GWh의 양극재를 생산할 계획입니다. 노스볼트가 스웨덴 '올링게' 있는 크반스베덴 제분소와 주변 공업지역을 인수하는 내용의 의향서를 체결했다라는 소식입니다. 노스볼트에 따르면이 공장은 2024년 말까지 첫 가동에 들어가 최대의 1,000여명을 고용할 것으로 예상되며 개발이 완료될 경우 배터리 생산능력은 100GWh에 해당하는 양극재를 생산할 수 있게 될 것이라고 합니다. 여기에서 생산되는 양극재는 볼렝게의 전용 배터리 생산시설의 배터리 셀 제조 시 사용될 예정이며 다른 노스볼트 시설에도 공급될 예정입니다.

노스볼트에서 인수한 이 공장 부지는 에너지와 공업용수 또한 생산 노하우 등을 두루 갖춘 기가팩토리 부지로 최적지로 평가받고 있습니다. 노스볼트는 크반스베덴 지역을 글로벌산업 중심지로써 키우려는 계획을 가지고 있다고 발표했습니다. 

이번 노스볼트에서 인수한 스토라엔소 제지공장은 1900년대에 설립되어 21년 문을 닫을 때까지 펄프와 종이를 생산했고 400여명의 직원들이 일했던 곳이라고 합니다.

노스볼트는 2021년 12월말 스웨덴 스켈레프테오에 위치한 에트공장에서 첫 배터리 셀을 생산했고, 지난 2월 초 볼보와의 셀 합작 공장인 볼보 '토르스란다' 공장에서 멀지 않은 예테보리의 건설 될 것이라는 발표를 하기도 했습니다. 노스볼트 세 번째 스웨덴 배너리 셀 공장은 25년 가동을 시작 할 예정이며 생산능력은 최대 50GWh 예상되고 있습니다.

배터리 양극재 이제는 사원계 시대

배터리의 4대 핵심소재인 양극재와 음극재, 분리막 전해 중 가운데 원가 비중은 양극재가 40% 내외로 가장 큰 부분을 차지합니다. 전기차 사업의 확장으로 전기차 제조업체들의 배터리 셀 단가 압력은 더욱 거세지고 있습니다. 그에 따라 하위의 배터리 셀 재료 공급사들의 고민도 더욱 커지고 있는데요. 특히나 비중이 큰 양극재 업체에 고민이 더 클 것으로 예상됩니다.

결국 양극재 업체가 이러한 위기를 극복하기 위해서는 더 고부가가치 제품과 다양성을 확보하는 수밖에 없다고 생각합니다. 따라서 하이니켈 제품군을 확대하고 현재보다 좀 더 고효율 제품군을 다양화하는 방안을 양극재 업체에서 고민하고 있는 것으로 알려졌습니다.

국내 양극재의 대표 업체인 에코프로비엠은 니켈, 코발트, 알루미늄(NCA) 니켈, 코발트, 망간(NCM)과 함께 제품군을 한층 다양하게 구성하기 위해에 NCMX 양극재의 양산을 늦어도 내년 초를 목표로 진행하고 있습니다. 생산량은 약 500~1,000톤 정도로 알려졌습니다. 에코프로비엠은 지난 1월 오창 공장 폭발사고로 인해 한동안 공장가동이 중지되어 전체 생산라인 가동의 조정을 진행 중에 있습니다.

최근 배터리 핵심소재 가격의 폭등과 거기에 맞물려 러시아-우크라이나 사태로 인해 향후 소재 가격에 불확정성이 더 커지면서 사원계 양극재의 역할이 더욱 중요해지고 있다라는 판단입니다. 앞서 말한바와 같이 배터리 셀 제조업체들의 단가인하 압박이 거세지고 있어서 하이니켈 양극재와 같은 고부가가치 제품의 중요도가 더욱 커졌기 때문입니다. 하이니켈 양극재로 에너지 밀도를 높이면 그만큼 양극재의 사용기준량을 감소시킬 수 있기 때문에 배터리 업체에 있어서도 매우 중요한 사안이라고 하겠습니다.

국내에서는 엘앤에프 생산하는 니켈,코발트,망간,알루미늄(NCMA)의 4원계 양극재가 있었지만 이와 차별화를 위한 다양한 조성 개발은 앞으로도 활발해질 것으로 예상됩니다.

폐 배터리에서 제 2의 금으로, 배터리 리사이클

천덕꾸러기 취급을 받았던 폐배터리에 대한 시선이 달라지고 있습니다. 과거 처리를 위해선 폭발 위험을 감수해야만 했고 실제로 회수를 위한 처리를 하더라도 그다지 건질 것이 없다라는 문제 때문에 쓰레기 산업으로 취급되었지만 최근 전기차 보급 확산과 코로나와 SCM 이슈 등으로 원자재 값이 급등하면서 이를 바라보는 시선이 달라진 것이죠.

한국환경연구원에 따르면 올해 1000개 미만인 국내 폐배터리는 전기차 확대와 함께 25년 8300여개로 증가하고, 29년이면 8만개까지 급증할 것이라는 전망입니다. 글로벌 기준으로는 2030년 414만 개에 달할 것이라는 예측도 나오고 있습니다.

폐배터리의 처리 방식은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 재활용과 재사용이 그것입니다. 재사용은 초기 용량의 70~ 80% 수준으로 감소한 폐배터리의 용량을 그대로 이용하여 에너지 저장장치(ESS)나 캠핑용 충전기 등 다른 아이템으로 사용하는 것을 의미합니다.

반면 재활용은 배터리를 분해하여 분말로 만든 다음 코발트나 리튬과 같은 금속재료를 추출 하는 것인데요. 채굴한 원재료에 얼마나 근접한 수준의 순도로 금속을 추출하는가가 바로 기술의 핵심이라고 할 수 있습니다.

최근 전기차 수요의 증가 및 코로나로 인한 공급이슈 거기에다 러시아 우크라이나 사태까지 더해져 배터리의 핵심 원재료 값이 천정부지로 상승했습니다.

한국광물자원공사에 따르면 지난 1년 동안 니켈 값은 99%, 코발트는 54%, 탄산리튬 가격은 500% 나 올랐다고 합니다.

따라서 국내에 배터리 제조사들도 제조와 판매 이후의 단계에까지 관심을 쏟고 있습니다.

LG 에너지솔루션은 LG 화학과 미국 배터리 재활용 업체인 '라이사이클'과 600억원을 투자해 지분을 확보했고 이 업체로부터 폐배터리에서 추출한 니켈 2만톤을 10년간 공급받을 예정이라고 합니다. 삼성 SDI도 폐배터리 업체인 '피엠그로우' 와 지분투자를 체결했고 포스코는 중국 '화유코발트'와 조인트 벤처를 설립해서 배터리 재활용 공장을 직접 건설 중에 있습니다.

폐 배터리는 과거 천대받던 입장에서 벗어나 제 2의 금광과 같은 대우를 받게 되었습니다. 한정된 자원을 최소한으로 사용하고 재활용함으로써 배터리 산업이 진정한 친환경 기업으로 남을 수 있도록 선순환 사이클이 이루어지기를 기대해 봅니다.

전기차용 삼원계 배터리 점유율 80%의 의미

시장조사업체 아마다스 인텔리전스에 따르면 지난해 전기차용 배터리 중에서 리튬 이온 배터리 (NCM, NCA)의 점유율이 80%를 차지 했고 니켈을 쓰지 않는 리튬 인산철 배터리(LFP)의 점유율을 20%로 나타났습니다.

 작년 배터리 생산량 286.2 GWh 중에서 양극재의 니켈 함량이 60%가 넘는 3원계 배터리는 154 GWh(54%) 인 반면 니켈 함량이 60% 이하인 삼원계는 68 GWh(24%)였습니다.

생산량의 대부분은 삼원계 배터리를 주력으로 하는 한국과 일본 회사에서 생산한 배터리라고 합니다.

반면 중국 업체가 주력으로 생산하는 리튬인산철 배터리는 57 GWh(20%)로 국내 업체가 추정한 시장점유율인 30% 수준보다 크게 낮은 것으로 나타났습니다. 이는 에너지 밀도가 낮은 점이 반영되지 않은 결과로 풀이됩니다.

업계에 따르면 글로벌 전기차 시장에서 LFP 배터리 비중이 25 ~ 30% 이상으로 알려진 것은 에너지 밀도가 낮기 때문에 실제 에너지 용량으로 따지면 점유율은 이보다 적은것이라고 하며 실제 에너지 효율은 에너지밀도와 무게에 가장 큰 영향을 받는 만큼 리튬인산철배터리의 경쟁력은 여전히 높지 않다고 하겠습니다.

지난해 생산된 배터리의 케미스트리 중 3원계의 배터리가 전기자동차용으로 80%이상을 차지했다는 것은 그만큼 모빌리티에 있어서 안정성도 중요하지만 중량 대비 효율을 무시할 수 없다라는 반증입니다. 전기차량에 있어서 기존 내연차량 수준과 동등한 주행거리를 확보하기 위해서는 LFP 케미스트리는 해법이 아니라고 판단하는 것이죠. 

따라서 올해 이후에도 3원계와 LFP의 대결에서 비중의 역전현상은 없을 것으로 보입니다. 

최근 예상을 뒤엎고 중국의 CATL이 미국 본토에 투자를 하겠다는 발표가 있었는데요. 이로 인해 언론에서는 미국시장에서 삼원계와 LFP의 격돌이 이루어질것이라 대서특필하였습니다. 

하지만 저의 생각은 조금 다릅니다. 지난해 이런 수치들이 보여주듯이 CATL 역시 전기차 시장을 정조준하고 있는 만큼 LFP 생산에만 머물러 있지 않을 가능성이 높습니다. 그러므로 언론이 예상하는 삼원계 vs LFP의 대결이 아닌 삼원계 간의 대결이 될 공산이 크다고 생각합니다. 

하지만 어찌되었든 대결은 피할 수 없는 현실이며, 다만 앞서서 삼원계 기술과 특허로 무장한 K-배터리의 우세를 점쳐 봅니다. 

 

인도의 배터리 리더, 알록스(Allox)

글로벌 전기차 시장 중 가장 저평가된 곳이 어디일까요?

그것은 바로 인도일 것입니다. 중국에 버금가는 인구를 자랑하지만 아직까지 자동차 및 산업의 인프라 구축 속도는 한참 뒤쳐진 것이 사실입니다. 그러나 이런 인도시장은 앞으로 배터리 전기차의 최대 격전지가 될 것이 분명합니다. 그러나 인도의 전기 모빌리티 분야의 가장 큰 걸림돌 중에 하나는 차량 전원을 공급하기 위한 배터리의 기본 구성 요소인 리튬 이온 셀을 인도 내에서 생산 할 수 없다는 것입니다. 현재 인도에서 생산되는 전기차에 배터리 셀 공급은 중국과 대만에서 이루어지고 있습니다.

인도에는 리튬이 필요하기 때문에 양극 제조사가 없습니다. 인도에서 원료의 희소성과 양극을 제조할 수 있는 기술적인 전문성이 부족하다는 점이 가장 큰 원인으로 지목되고 있습니다. 대부분 중국에 의해 의존하고 있어서  저품질의 배터리 셀을 수입할 수 밖에 없는 구조이죠.

이러한 상황을 타개하고자 인도에서 하이데바라드 소재 천연자원 회사인 알록스(Allox)는 인도에서 생산되는 배터리 셀을 개발하고 있습니다. 케미스트리는 현재 중국에서 가장 왕성하게 생산하고 있는 리튬인산철(LFP) 배터리입니다. 잘 알려져 있다시피 LFP배터리는 에너지 효율은 그다지 크지 않지만 열적 안정성이 우수하며, 저렴하다는 장점을 가지고 있습니다.

LFP 배터리에 사용되는 리튬은 광산에서 탄산리튬과 수산화리튬으로 가공해야 하는 염이나 단단한 암석의 형태로 채굴 되는데, 이때 탄산 리튬의 강도는 에너지의 수정과 절연 및 내열 기능을 좌우하게 됩니다.

알록스는 남아메리카 전역에 파트너 광산에서 양질의 배터리급 탄산리튬을 수입하고 있으며 인도로 들여와 특허 과정을 통해 LFP배터리 셀을 생산하고 있습니다.

알록스에서는 배터리 케미스트리 중에서 리튬인산철이 가장 인도의 조건에 적합한 조성이라고 생각하고 있습니다. 최근 에너지 효율이 높은 리튬망간코발트(NMC) 계열은 열대기후에서 열 안전성을 확보하지 못해서 배터리 화재의 위험성에 노출될 수 있다고 판단하기 때문입니다. 또한 인도는 리튬을 제외한 산화철과 인산염, 흑연과 같은 LFP를 만드는데 필요한 원재료를 이미 풍부에 확보하고 있다는 점도 알록스가 리튬 인산철 배터리에 매달리는 이유 중 하나입니다.

과거 중국 CATL이나 BYD 등이 내수 시장을 기반으로 탄탄한 기술력과 매출을 동시에 확보할 수 있었던 점을 미루어 볼 때 인도 역시 충분한 가능성을 가지고 있다고 생각합니다. 인도의 CATL 은 아마도 알록스가 될 가능성이 매우 높아 보이네요.

퀀텀스케이프가 첫 사무소를 일본에 두는 이유

전동차 배터리 일을 이끌어 가는 글로벌 스타트업 중 퀀텀 스케이프를 모르는 분은 없을 것입니다. 퀀텀스케이프는 기존 리튬이온 배터리 케미스트리로 날씬하게 어려우니 고속충전 능력과 고밀도 효율을 통해 주행거리를 확대하는데 자신들의 리튬금속 배터리 기술을 적용하고 있습니다. 이미 완성차 업체의인 폭스바겐의 전폭적인 지원을 받으며 다양한 성과들을 발표하고 있는데요.

 그런 퀀텀스케이프가 일본의 교토에 사무소를 두고 아시아태평양 지역으로 그 영역을 확장했다는 발표가 있었습니다. 교토의 새로운 건물에는 배터리 연구개발을 위한 최첨단 연구소가 들어설 예정입니다.

수 십 년간 일본은 배터리 과학 과학 개발 및 제조 분야에서 뛰어난 명성을 유지해 온 곳입니다. 따라서 배터리 연구를 위한 인프라와 인적 네트워크가 매우 발달한 곳이지요. 아시아에서 배터리 연구와 관련된 가장 우수한 인력과 환경을 제공할 수 있는 국가입니다. 바로 여기에 퀀텀 스케이트가 첫 번째 사무소를 일본에 열려는 이유가 있습니다.

이미 퀀텀스케이프는 엔지니어 및 과학자로 이루어진 팀을 구성하기 시작했으며, 연구센터는 교토에 있는 연구 단지에 위치할 것으로 보이며 올해 말 가동을 예상하고 있습니다.

2/23일자 배터리 관련 종합

1. LG 에너지솔루션 , 삼성SDI 소형전지 밀도 10% 향상 

LG 엔솔과 삼성SDI가 원통형 소형전지(21700)의 차기모델을 연내 생산한다는 소식입니다. 차기모델의 에너지 밀도는 최소 5.3Ah에서  5.6Ah급이 유력한 것으로 보입니다. 기존의 같은 규격의 원통형 전지 안에  17.7~18.5Wh의 전기 용량을 담았으나 앞으로는 19.6~20.7Wh로 약 10 ~12% 수준의 에너지 밀도 향상이 예상된다고 합니다. 

예를 들어 배터리 용량 90KWh급 전기차를 생산한다고 할 때 기존에는 5000개 정도의 원통형 배터리를 사용해야 했다면 용량 향상에 따라 1000개 적은 4000개 수준의 배터리만으로 가능해 진다는 의미입니다. 이로 인해  차량의 경량화는 물론 차량 내 공간 활용성도 대폭 개선이 가능하다는 장점이 있습니다.  당연히 중량감소에 따른 EV 에너지 효율도 개선될 것으로 보입니다. 

현재 테슬라가 원통형 배터리 (4.8~5.0Ah)를 채택하면서 루시드 모터스와 리비안과 같은 스타트 업은 물론 볼보, 재규어, 랜드로버 등 글로벌 완성차 업체들도 대거 원통형 전기의 채택을 확대하는 분위기 입니다. 

2. 솔루스첨단소재 캐나다 동박공장 7월 착공

솔루스 첨단소재의 캐나다 퀘백 동박공장이 올 7월 착공에 들어간다는 소식입니다. 솔루스 첨단소재가 매입한  퀘백주 그헝비 소재 공장부지에서는 연간 6 만톤 규모 동박이 생산 가능합니다.  이번 캐나다 동박 1 공장  우선 착공을 통해 연 17,000톤 규모 동박 생산이 가능하다고 합니다. 

3. 롯데캐미칼 배터리 관련사업 박차 

롯데케미칼이 최그 계열사인 롯데정밀화학의 주식 600억원어치를 매입했습니다. 이는 배터리 음극박 사업을 추진중인 롯데정밀화학에 대한 롯데케미컬의 경영권을 강화하고 이를 통해 배터리시장 공략을 가속하려는 전략으로 풀이됩니다. 

롯데케미칼은 롯데정밀화학, 롯데알미늄과 함께 롯데의 배터리 사업을 이끌고 있습니다. 이미 롯데케미칼은 분리막 소재와 전해액 사업을 맡아 서산 대산공장에 6000억을 투자하여 배터리 전해액 유기용매공장을 신설하겠다고 밝혔습니다. 유기용매는 전해액 원가비중의 약 30%를 차지하는 재료이지만 전량 수입에 의존하는 소재로 롯데케미칼은 이번 투자를 통해 배터리 부분 관련 사업의 경쟁력을 제고하고 소재 국산화에도 박차를 가하겠다는 의도입니다. 

또한 롯데알미늄과 롯데정밀화학은 양극재 소재인 양극박과 음극재 소재인 음극박사업을 준비중으로 롯데알미늄은 양극박을 생산하는 헝가리 공장에 1100억원을 투자했고, 롯데정밀화학은 음극박 생산기업인 솔루스 첨단소재에 2900억원을 투입한 상태입니다. 

게임체인저 전고체배터리, 아직은 갈길이 멀다.

전기차의 성능 향상을 위한 방법 중 배터리 기술이 핵심 차별화 요소가 된 지 오래입니다. 배터리 팩을 제외한 대부분의 EV 파워트레인의 효율은 이미 95%이상 도달하여 이제는 배터리의 기술 수준이 곧 전기차의 경쟁력이 되었습니다. 

배터리 셀의 전극이나 케미스트리를 조정하거나 배터리 팩 내에서 셀의 크기와 레이아웃, 구조를 최적화하는 등의 노력을 우리는 점진적인 개선을 이룰 수 있었습니다. 그러나 전고체배터리가 약속하는 성능 향상과는 비교도 할 수 없을 만큼 미미하다 하겠습니다.

잘 알다시피 전고체 배터리는 일반 리튬이온배터리와 동일한 화학반응을 이용하여 에너지를 저장하고 방출합니다. 차이점이라면 양극과 음극을 분리하고 리튬이온을 이동시키는 매질인 전해질이 고체라는 점입니다. 기존 리튬이온배터리는 전해질로 리튬염을 사용하는데 반해 전고체배터리는 세라믹 또는 폴리머, 유리를 사용합니다. 

전해질이 액체가 아닌 고체일 경우 다양한 장점을 가지게 됩니다. 

기존 액체전해질을 사용하는 이차전지는 외부 데미지나 덴드라이트로 인한 분리막 손상으로 리튬이온의 갑작스런 이동을 유발하고 그로인한 주울열의 상승과 함께 화재를 유발하게 됩니다. 그러나 고체전해질의 이차전지는 이러한 메커니즘의 화재유형에서 자유로울 수 있습니다. 이뿐만 아니라 배터리의 중량감소와 더 높은 에너지밀도로 팩 사이즈를 줄여 디자인적인 자유도를 가질 수 있게 합니다. 전체적인 성능향상은 물론 중량과 사이즈를 줄일 수 있는 것이지요.

이러한 많은 이점에도 아직까지 전고체배터리를 양산하고 있는 업체는 없으며, 대부분 개발단계에서 테스트 샘플수준에 머무르고 있습니다. 

전고체배터리의 양산은 왜 아직까지 실현되지 못한걸까요?

 

전해액을 고체화한다는 것은 생각만큼 쉬운일이 아닙니다. 고체상태의 파우더를 배터리 파우치에 충진시킬때 배터리내부에 공간(void)이 발생하게 됩니다. 또한 고체화 된 전해질 사이를 리튬이온이 이동할 수 있는 충분한 경로를 확보해야 하는데 이를 위해선 양극재와 전해질 리튬음극의 정밀한 믹스기술이 필요하게 되며 이는 엄청난 공정개발비용을 유발하게 됩니다. 또한 현재 액체전해질보다 1,000배이상 비싼 생산비용도 문제입니다. 만일 혁신적인 공정기술의 확보를 통해 비용문제를 해결하더라도 전고체 중 유력한 전해질인 화화물계 고체 전해질 시 발생되는 황화수소와 같은 유독가스의 발생을 처리하는 방안도 골칫거리입니다. 한마디로 현재 액체 전해질의 이차전지에서 전혀 문제 안되는 부분들이 모두 기술적인 장애물로 작용하게 되는 것이죠.

이처럼 장.단이 확실한 전고체배터리는 앞으로 배터리업체들이 지향해야 하는 목표인 것은 확실합니다. 관건은 누가 선점하는가 하는 것인데 현재로서는 일본의 도요타가 가장 일찍 시작한 만큼 그동안 많은 연구결과를 확보한 것으로 보입니다. 지난 여름 놀랍게도 전고체 배터리를 탑재한 시작차량을 선보이기도 했는데요. 결국 리튬이온배터리 관련 기술수준의 포화로 업체 간 차별화가 미미해지고 있는 지금 전고체배터리는 진정한 배터리 시장 최강자가 누구인지를 일깨워 줄 수 있는 척도가 될 것 입니다. 

'21년 EV용 배터리시장 성적표

전 세계 전기차 배터리 시장이 2021년 두 배 이상 성장했지만 모든 배터리 제조사가 이처럼 고성장을 이룬 것은 아닙니다. 

배터리 전문조사 업체 SNE리서치에 따르면 21년 등록된 모든 전기 자동차의 배터리 용량은 296.8GWh 로 20년 대비 102.3% 증가했습니다. 그중 흥미로운 점은 지난해 12월에만 구축량이 43.7GWh(53.2%)였다는 것입니다.

제조사 별로 보면 전체 배터리 용량의 1/3 가까이를 중국 CATL이 공급했는데, 21년 96.7GWh 로 전년 대비 168%의 높은 성장률을 기록했습니다. 중국 배터리 제조사들은 자국 내 시장에서 절대적인 지위와 정부의 지원을 등에 업고 엄청난 성장을 이룰 수 있었습니다. 

2위는 LG 에너지솔루션이 차지했습니다. 60.2GWh 로 전년대비 75.5% 성장률을 보였으며 점유율은 20.3%를 기록했습니다. 3위는 일본의 파나소닉으로 지난해 내비 18.4%의 성장률을 보이며 전체 시장의 12.2%를 차지했습니다. 그뒤를 중국의 BYD 가 바짝 쫒고 있어서 22년에는 그자리가 위태로워 보입니다. SK On 역시 과감한 투자를 통해 골목할 만한 성장을 보여 올해 실적이 기대되는 부분입니다. 

K-배터리 3사, 같은 길 다른 전략

LG 에너지 솔루션과 SK On은 세계 각지의 생산설비를 빠르게 확충하고 투자를 늘리고 있는 반면 삼성 SDI는 상대적으로 조용한 행보를 보이고 있어 업계에 관심이 증폭되고 있습니다.

 최근 LG 에너지 솔루션은 중국과 유럽은 물론 미국에까지 그야말로 닥치는 대로 투자하며 조인트벤처(JV)를 확보하고 물동을 흡수하고 있습니다. CATL 글로벌 배터리 생산량 2위를 달리고 있으며, CATL이 독점하고 있는 중국 시장을 제외하면 글로벌 기존 생산량 1위에 오를 것으로 추정되고 있지요.

 

또한 SK 온은 현재 40 GWh 규모의 연간 배터리 생산능력을 2025년까지 220 GWh로 늘리겠다고 발표했습니다. 글로벌 배터리시장 빅 3가 아닌 글로벌 1위를 노리고 있는 것입니다.

 이를 위해 SK 온은 글로벌 1위 도약을 위해 최고 성능의 배터리 생산과 개발, 글로벌 공급체계 및 인재확보, 파이낸셜 실행력 재고 등 3가지 이행 방안을 제시했습니다. 이미 SK 온은 지난해 말 누적 수주 1,600 GWh을 달성했고 고객들의 증량 요청을 끊임없이 받아 오고 있는 상황으로 글로벌 넘버원의 꿈이 멀지 않다고 자신감을 드러내고 있습니다. 이를 위해 3가지 글로벌 사업 운용 계획을 공개했는데요. 첫 번째는 글로벌 원(One) 팩토리 구축입니다. 전 세계 공장에서 동일 수준의 제품을 일관되게 생산하는 시스템을 갖추고 했다라는 것이지요 두 번째는 현지화입니다. 현지 인력만으로도 완벽하게 운영될 수 있도록 전문인력 양성 체계를 구축하는 계획이며 마지막으로는 한 지역에 치우치지 않고 균형 있는 투자를 통해 양질의 제품을 안정적으로 공급하겠다는 구체적인 방안을 제시하였습니다.

그런 반면 삼성 SDI는 두 회사와 대비되는 행보를 보이고 있습니다. 삼성 SDI는 스텔란티스 및 완성차 기업과 물 밑에서 합작을 논의하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 얼마전 리비안과의 합작회사 협의에서 리비안의 무리한 요구로 인해 조인트벤처 합작 건이 물거품 된 바 있습니다. 그만큼 삼성 SDI는 양적인 팽창 보다는 질적인 성장을 추구하겠다라는 의미로 보여집니다. 한순간에 분위기에 편승해서 볼륨을 늘리는데 급한 것이 아니라 수익적인 부분을 채워가며 차근차근 생산량을 늘려 가겠다라는 의도로 풀이됩니다.

LG에너지솔루션의 과감한 투자전략이나, SK온의 다단계 전략, 삼성SDI의 내실전략 모두 각기 다른 전략으로 배터리시장에 대한 기대를 키워가고 있습니다. 과연 2025년 이후 활짝 웃을 수 있는 기업은 누가 될 지 궁금해 집니다. 

리튬 이온 배터리 분리막에 대한 기본 지식

리튬이온배터리의 4대 주요 요소가 있습니다. 바로 양극재, 음극재, 전해질 그리고 분리막이 그것입니다. 배터리 제조원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 양극재에 비하면 그다지 큰 비중이라고 할 수 없지만 분리막은 배터리의 안정성을 좌우하는 중요한 요소입니다.

배터리 셀 내부에는 양극과 음극이 존재합니다 양극과 음극이 물리적으로 접촉하게 되면 갑작스런 리튬이온의 이동으로 인한 주울열(joule)의 발생 되고 이로 인한 화재로 연결이 될 수 있습니다. 따라서 이런 사태를 맞고자 음극과 양극 사이에는 분리막이라는 필름으로 구분하게 됩니다. 그러나 분리막은 단순이 양극과 음극을 구분하는 격벽 역할 만 하는 것이 아니라 동시에 리튬이온이 이동할 수 있는 통로 역할을 합니다 이 두 가지 역할을 위해서 분리막은 얇을수록 양극과 음극 사이의 이혼이 이동하기 쉽기 때문에 얇으면서도 안정성을 유지해야 하는 특성이 필요하게 됩니다 양극과 음극 사이에 이혼의 이동이 용이하다는 것은 그만큼 배터리 출력이 높아지고 충전 시간이 짧아질 수 있다는 의미입니다. 그만큼 배터리의 안정뿐만 아니라 성능에도 관여하는 중요한 역할이라는 뜻입니다.

건식분리막(좌) / 습식분리막(우) 

일반적으로 분리막은 미세다공성 고분자 필름으로 주로 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 소재를 사용하여 생산하게 됩니다 생산시 생산 방법에 따라 크게 건식법과 습식법으로 나눌 수 있습니다 건식 법은 미세 다공성 필름 내에 존재하는 균열을 이용하여 제조 하는 방식이며 습식 법은 필름 내에 기포를 특정 분위기의 조건에서 추출하여 필름 내에 기포가 빠진 자리(다공성)를 이용하는 방법입니다.

고분자 필름은 사일로의 고분자 펠릿을 용융한뒤 커다란 드럼 롤로 밀어 시트 형태로 뽑아낸 뒤 양옆에서 부채꼴 모양으로 벌리며 필름의 폭을 확장시키는 공정을 적용하여 생산합니다. 

쉽게 말해 건식법은 필름 내에 존재하는 구조를 물리적으로 버려서 다공성 형태로 만드는 반면에 습식법은 필름 내에 공기 방울들을 빼내고 그 방울들이 위치 했던 공간들을 다공성으로 만드는 방법입니다.

 앞서 말한 것처럼 분리막은 배터리 안정성에 중요한 역할을 하는 부품입니다. 따라서 전기자동차용 리튬 이온 전지에서 요구되는 배터리의 특성은 특별하다고 말씀드릴 수 있습니다. 보통 전자기기 등에 사용되는 것과 달리 고신뢰성을 요구하는 자동차용 리튬배터리의 경우 150도 정도의 온도에 노출되는 환경에서도 전지의 안정성을 확보해야하는 내열특성이 요구됩니다. 이를 해결하기 위해 분리막 표면에 세라믹 입자와 고분자 바인더를 코팅한 제품이 개발되어 사용되고 있는데요. 대표적인 것이 LG화학에서 개발한 안전성 강화 분리막(SRS Safety Reinforced Separator) 이라고 하겠습니다.

이차전지용 분리막을 제조하는 업체로는 국내 SKIET, 유펙스켐, 씨에스텍 등이 있으며 일본 업체로는 아사히카세이 와 도레이, 스미토모, 더블유 스코프, 우베 등이 있습니다. 대표적인 중국 업체로는 상해 에너지, 시니어, 호남 중리 등이 있습니다. 

미국 리튬업체와 구매계약 확대하는 에코프로이노베이션

에코프로이노베이션은 미국 아이오니어사와 탄산리튬 구매계약을 확대한다고 밝혔습니다. 이에 따라 초기 공급물량은 연 2,000톤~ 7,000톤으로 증가할 것으로 보입니다. 

에코프로이노베이션은 지난 해 7월 리오 라이트 리지 리튬 붕소 프로젝트에 대한 아이오니아의 최종 투자결정을 전제로 구매 계약을 체결하였습니다. 최초 2000톤을 받고 이후 5000톤의 물량을 더 구매 하는 방법을 모색했습니다만 이후 에코프로이노베이션 자체 논의 끝에 올해 추가 구매를 확정지었다고 밝혔습니다. 따라서 에코프로이노베이션은 아이오니어사가 리오 라이트 리지 프로젝트에서 생산한 탄산리튬을 공급받을 수 있게 되었으며 고순도 수산화리튬으로 변환하여 사용할 예정이라고 합니다.

에코프로이노베이션은 2020년부터 경북 포항에 730억원을 투자하여 2차전지 양극재용 수산화리튬 제조 공장 건설을 추진해 왔습니다. 현재 국내 전체 수요의 약 30%를 충족시키겠다라는 계획이라고 합니다. 

미국 네바다주에 위치한 리오 라이트 리지 광산은 북미에서 유일한 리튬 붕소 매장지로서 작년 9월 남아공 광산회사 시바니 스틸워터와 합작투자 계약을 맺고 개발을 진행 중인 곳입니다.  에코프로 이노베이션과 아이오니어사는 지분을 50% 씩 부담하는 것으로 합의하였으며, 2024년부터 프로젝트 운영이 본격화될 것이라고 밝혔습니다.