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국내 배터리 3사가
준비해야 하는 미래
전기차의 위세가 커지면서 배터리 공급 안정성이 중요한 과제로 떠올랐다. 이에 자동차 제작사와 배터리사의 협력이 활성화되고 있는데, 특히 국내 배터리 3사도 미국 시장을 기반으로 합작공장 설립을 진행하고 있다. 그러나 전기차 시장이 계속해서 급변하기 때문에 어느 때보다 철저한 준비가 필요하다.
writing. 김필수(김필수 자동차연구소 소장, 대림대학교 자동차학과 교수)
선택이 아닌 필수가 된 전기차
전기차의 득세가 심상치 않다. 내연기관차 판매 종식이 빨라지는 동시에 전기차의 완성도는 높아지고 있다. 전기차의 단점 상당 부분이 사라지고 있고 충전 인프라 등 문제점도 해결되기 시작하면서 전기차 위세는 더욱 커지고 있다. 더욱이 탄소제로 정책이 글로벌 화두가 되면서 국제 환경기준이 까다롭게 변하는 것도 무공해차 보급이 촉진되는 이유라 할 수 있다. 이제 글로벌 제작사 중 전기차를 제작하지 않는 기업이 없고 그동안 하이브리드차에 전력을 기울였던 일본 도요타 등도 전기차에 본격 개입하기 시작했다. 전기차는 이제 선택이 아닌 필수가 되었다.
작년 코로나19가 확산되고 있는 가운데 판매된 전기차는 약 670만 대 정도로 500만 대 예상을 훨씬 뛰어넘는 실적을 나타냈다. 올해는 약 950만 대를 예상하며 내년에는 글로벌 시장에서 1,000만 대를 넘는 실적이 확실할 것이라고 할 정도가 되었다. 전 세계 자동차 판매 약 9,000만 대 중 이제 본격적으로 전기차가 주도권을 쥐기 시작한 것이다. 아마도 이러한 추세가 수년 이어지면 2025년에는 연간 전기차 판매 2,000만 대 시장도 불가능하지 않을 것이라 예상된다.
전기차 완성도를 높이는 배터리 기술 개발
전기차의 완성도를 높이는 작업에도 더욱 속도를 높이고 있다. 전기차용 변속기 개발이나 겨울철 낮은 온도에서의 배터리 기능 유지 기술과 히팅을 위한 에너지 절약 기술도 꼭 확보해야 할 기술이다. 이 중 무엇보다도 중요한 핵심과제는 배터리 가격이라 할 수 있다. 배터리는 전기차 가격의 약 40%를 차지하는 핵심부품으로 배터리에 따라 전기차 성능과 가격 등 모든 것이 결정되기 때문이다. 전기차가 현실이 되면서 이제 전기차는 배터리 전쟁이라고 해도 과언이 아니라는 뜻이다. 그러나 아직은 현재의 배터리에 문제점이 많은 상황이다. 가장 앞서 있다는 리튬이온 배터리의 경우 가격도 높지만 열에 취약하여 전기차 화재 등 위험성이 크다. 또한 낮은 온도에서는 배터리 성능이 약 20% 떨어지면서 주행거리가 축소되기 때문에, 미래 배터리는 가격 경쟁력과 화재 등에 견딜 수 있는 내열성 확보와 더불어 낮은 온도에서도 견딜 수 있는 각종 신기술이 보완되어야 한다. 동시에 내구성을 개선시켜 약 10년 사용하는 데 문제가 없을 정도로 충전 횟수도 획기적으로 올려야 하는 숙제가 남아 있는 상황이다. 전기차가 더욱 득세하면서 배터리의 공급 안정성도 중요한 과제가 되고 있다. 기하급수적으로 급성장하고 있는 전기차의 수요를 맞추기 위한 배터리 공급량은 향후 5~10년 사이에 더욱 크게 필요할 것으로 예상된다. 안정된 배터리 공급이 전기차 제작에 직접적인 영향을 주는 만큼 제작사와 배터리사의 협력도 더욱 활성화되고 있다. 특히 지난 130여 년의 자동차 제작사의 수직·하청 구조 위치도 배터리사의 위상이 크게 높아지면서 이제는 동등관계, 수평관계로 바뀌고 있다.
전기차가 내년에는 글로벌 시장에서1,000만 대를 넘는 실적이 확실할 것
이라고 할 정도가 되었다. 전 세계
자동차 판매 약 9,000만 대 중 이제
본격적으로 전기차가 주도권을 쥐기
시작한 것이다. 아마도 이러한
추세가 수년 이어지면 2025년에는
연간 전기차 판매 2,000만 대
시장도 불가능하지 않을 것이라 예상된다.
배터리 주도권을 쥐고 있는 한·중·일
현재 배터리의 주도권을 쥐고 있는 곳은 한·중·일이다. 중국은 CATL(닝더스다이)와 BYD(비야디)가 주도하고 있고 일본은 미쓰비시가 유일하다.우리나라는 LG에너지솔루션과 SK온 그리고 삼성SDI가 있는데, 국내 배터리 3사는 차례대로 글로벌 순위 2, 5, 6위권 정도다. 물론 세계 1위를 달리고 있는 CATL가 앞서가고는 있지만 주로 자사 배터리에만 인센티브를 노골적으로 주고 있는 중국 시장을 제외하면 글로벌 1위는 LG에너지솔루션이라 할 수 있다. 그러나 중국이 글로벌 전기차 시장 중 35~40% 정도를 차지하는 것은 물론 시장의 중요성을 판단하면 중국 공략의 중요성을 강조하지 않을 수 없다. 다만 중국의 노골적인 자국산 배터리 인센티브 제도부터 시작하여 자유경쟁체계가 아닌 사회주의 중심의 신뢰성이 떨어지는 문제점 등을 고려하여 별도의 시장 개념으로 파악하는 것이 중요하다. 진출은 하되 항상 경계하고 조심하라는 뜻이다.
리튬인산철 배터리는 열에 강하여 화재 등에 대한 능동적인 대처가 용이하고 가격이 저렴하다는 장점이 있으나, 상대적으로 에너지 밀도가 떨어져 매우 무겁고 부피가 크며 재활용 과정이 어렵다. 따라서 향후 리튬인산철과 리튬이온 배터리 두 배터리의 위상을 보면 리튬이온 배터리가 주도권을 쥐고 움직일 것이라 생각된다. 최근 스탠다드 모델을 중심으로 한 전기차의 리튬인산철 배터리 보급이 커지고 있으나 아무리 성장하여도 점유율이 약 20~30% 선에서 머물 것으로 예상된다. 다만 국내 배터리 3사 중 LG에너지솔루션과 SK온은 그동안 없었던 리튬인산철배터리를 동시에 개발하여 어느 정도 구색 갖추기를 준비하고 있다. 낮은 에너지 밀도가 필요한 영역에는 때에 맞게 공급할 수 있는 능력을 보유하고자 하는 것이다.
배터리의 기술적 진보를 위한 노력
국내 배터리 3사의 숙제는 점차 많아질 것이다. 중요한 핵심 기술을 확보하기 위해 매진해야 하는데, 에너지 밀도를 높일 수 있는 미래 배터리 기술을 확보하는 동시에 전기차 가격을 낮추는 두 마리의 토끼를 잡아야 한다. 현재 리튬이온 배터리 한계성을 높일 수 있는 리튬메탈 배터리는 물론 향후 꿈의 배터리라고 할 수 있는 전고체 배터리의 안정적 기술 확보와 경제적 생산이 가능한 능력 보유도 핵심일 것이다. 일본 도요타자동차 등이 전고체 배터리 특허에 이어 시범적 모델을 출시하였으나 아직 제대로 된 전고체 배터리는 미완의 대기 중이다. 누가 언제 경제적으로 안정된 전고체 배터리를 대량으로 제조하는 가가 관건이기 때문이다. 아마도 이러한 조건 완성은 오는 2030년 정도가 되지 않을까 예상한다.
최근 리튬이온 배터리의 기술적 진보는 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리를 중심으로 니켈 함량을 높인 하이니켈 배터리에 알루미늄을 가미한 NCMA와 NCA라고 할 수 있을 것이다. 배터리 안정화와 더불어 에너지 밀도를 높이는 작업을 진행하고 있다. 동시에 음극제를 보완한 제품과 충전 횟수가 늘어도 안정적으로 배터리 밀도를 유지하는 기술 등 다양한 배터리 관련 기술이 더욱 활성화되고 있다.
합작 공장 설립 중인 국내 배터리 3사
세계 시장에서의 주도권을 쥐기 위한 노력도 가일층 부가되고 있다. LG에너지솔루션과 SK온은 가장 크게 성장하고 있는 미국 시장을 기반으로 각각 GM, 포드와 합작 공장 설립을 진행하고 있다. 삼성SDI의 경우도 스텔란티스와 조만간 미국 공장을 기공할 것으로 판단된다. 글로벌 제작사와 배터리사의 합작 공장은 미래 급증할 전기차 공급의 안정화를 위한 공동 목표를 가지고 있다. 국내 배터리 3사의 글로벌 시장 점유율도 더욱 올라갈 것이 확실하다고 할 수 있다. 그러나 국내 배터리 3사의 고민도 늘고 있다. 기술적 우위는 당연하지만 이를 위한 안정적 원자재 확보가 더욱 중요하기 때문이다. 니켈, 코발트, 망간은 물론이고 리튬 등도 해외에서 공급을 받아야 하기 때문이다. 일부 원자재는 2~3개 국가에 한정되어 있는 만큼 안정된 수입 다변화와 확실한 계약이 중요하다. 재고물량의 장기간 확보와 가능할 경우 대체 원자재를 활용한 차세대 배터리 기술도 당연히 확보해야 하는 숙제라 할 수 있다.
또 한 가지 변수는 배터리 리사이클링 산업이라 할 수 있다. 쏟아지는 폐배터리가 많아지고 있고 향후 고가의 폐배터리를 이용한 리사이클링 산업을 통하여 고가의 원자재를 재활용할 수 있는 기술이 확보되기 때문이다. 배터리사는 이러한 리사이클링 산업에 직·간접적으로 개입하는 만큼 이에 대한 준비도 철저히 해야 한다는 것이다.
급변하는 전기차 시장에 대비해야 한다
앞으로 글로벌 제작사의 배터리 내재화도 중요한 대목일 것이다. 이미 테슬라와 GM, 포드는 물론이고 폭스바겐 등 상당한 제작사들이 배터리 내재화를 선언하였다. 자체적으로 개발·보급하여 안정된 공급체인을 구성하겠다는 논리다. 물론 이렇게 선언한 국가와 지역의 경우 배터리사가 없어서 느끼는 불안감이 크기 때문에 내재화 선언이 이어지고 있다고 판단된다. 미국도 배터리사가 없고 유럽도 마찬가지여서 더욱 이 지역에 포진한 제작사의 불안감은 크다고 할 수 있다.
물론 노력한다고 해서 그리 쉽게 만들어지지 않는 것이 배터리다. 우리나라의 경우도 시장이 없던 시절부터 미래를 내다보고 지난 20년간 진행한 결과가 지금 나타나고 있기 때문이다. 물론 향후 전고체 배터리가 완전히 상용화되는 시점에는 시장이 많이 달라져 있을 것이다. 내재화 성공이 줄을 이으면서 배터리와 전기차 시장은 더욱 치열해질 것이기 때문이다.
향후 애플카와 소니카 등이 범용화된다는 것에도 주목해야 한다. 이는 반도체와 마찬가지로 전기차도 파운드리가 등장하면서 찍어내는 전기차가 나타날 것이라는 뜻이다. 이후에는 아마존카, 구글카는 물론이고 LG카와 삼성카도 등장 가능성이 있다. 즉 주문형 자율주행 전기차가 본격적으로 출현할 수 있다는 것이다. 이때에는 배터리사들도 전기차에 직접 개입하는 시장이 구성될 수 있다. 국내 배터리 3사의 미래가 아직까지는 매우 밝으나, 앞으로 전기차 등의 급변과 주도권 싸움 등이 안개 속인 만큼 더욱 치열하게 노력해야만 한다. 철저한 준비와 냉철한 판단으로 미래 배터리 산업을 주도할 수 있는 국내 배터리 3사가 되길 바란다.
전기차의 위세 속
국내 배터리 3사의 노력
전기차의 단점이 상당 부분 사라지고 충전 인프라 등의 문제점도 해결되기 시작하면서 전기차 위세는 나날이 커지고 있다. 게다가 탄소제로 정책이 글로벌 화두로 떠오르면서 국제 환경기준이 까다롭게 변하면서 전기차는 이제 선택이 아닌 필수가 되었다.
코로나19 확산이라는 장벽 앞에서도 전기차 실적은 예상을 훨씬 뛰어넘고 있다. 올해는 약 950만 대, 내년에는 1,000만 대 이상의 판매 실적을 올릴 것으로 기대된다. 이러한 상황에서 한국 배터리 3사(LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI)의 어깨가 무겁다. 에너지 밀도를 높이는 배터리 기술을 확보하는 동시에 전기차 가격을 낮추는 두 마리 토끼를 잡아야 하기 때문이다. 전기차 완성도를 높이는 배터리 기술 개발이 주안점으로 떠오르고 있는데, 리튬메탈 배터리는 물론 전고체 배터리의 안정적 기술 확보와 경제적 생산 능력을 보유하는 것이 필요하다.
현재 배터리 3사는 세계 시장을 주도하기 위해 미국 시장을 기반으로 합작 공장 설립도 진행하고 있다. 글로벌 제작사와 배터리사의 합작 공장은 미래에 급성장할 전기차 공급의 안정화를 위한 공동 목표를 가지고 있다. 다만 글로벌 제작사의 배터리 내재화와 더불어 배터리사들도 전기차에 직접 개입하는 치열한 시장이 구성될 수 있기에 국내 3사의 철저한 준비가 필요하다.
