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[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

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[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

머니투데이
  • 우경희 기자
  • 이건희 기자
  • 안정준 기자
  • 황시영 기자
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  • 2019.01.28 06:30
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[배터리 삼국지](종합)

[편집자주] 전기차용 배터리 시장을 놓고 한국, 중국, 일본 세 나라의 경쟁이 격화되고 있다. 제조업 가운데 매년 40% 이상 성장하는 산업은 배터리가 유일하다. 과연 배터리는 반도체를 잇는 새로운 '산업의 쌀'이 될 수 있을지, 한국이 기술 최강국의 위치를 유지할 수 있을지, 글로벌 배터리 기술은 어디까지 왔는지 짚어본다.


배터리 삼국혈전…앞서가는 中·日, 韓 '뒤집기'


[배터리 삼국지]①배터리, 매년 40% 성장하는 유일한 산업… R&D투자·정부지원 늦으면 역전 불가능

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

세계 전기차용 배터리 시장을 놓고 한국과 중국, 일본 세 나라의 경쟁이 불꽃 튀긴다. 현 시점에서 일본과 중국이 한 발 앞서 있지만 한국의 역전을 점치는 분석에 무게가 실린다. 글로벌 자동차 기업들이 한국 배터리에 러브콜을 보내고 있기 때문이다. 재계와 정부의 효율적인 공조로 배터리를 제2의 반도체로 만들어야 한다는 지적이다.

세계 배터리시장은 그동안 전기차 선두업체 테슬라를 독점한 파나소닉에 힘입어 일본이 앞서는 가운데 중국이 내수물량으로 CATL, BYD를 키우는 양강 체제였다. 하지만 지각변동의 조짐이 보인다. 독일 폭스바겐이 2025년까지 전기차 50종을 연간 300만대 생산키로 했다. 폭스바겐이 선택한 배터리 메이커가 LG화학 (394,500원 상승4500 1.1%)삼성SDI (248,000원 상승500 0.2%), SK이노베이션 (192,000원 상승4000 2.1%)이다. BMW, GM 등도 마찬가지다.

지난해 국내 3사의 배터리 신규 수주물량은 110조원에 이르렀다. 수주 단계이긴 하지만 같은 해 반도체 수출액 1267억달러(141조원)에 바짝 다가섰다. 석유화학(501억달러), 자동차(409억달러) 수출은 넘어섰다. 배터리 산업을 반도체에 빗대는 이유다. 성윤모 산업통상자원부 장관은 "2차전지가 메모리반도체를 넘어설 신산업"이라고 강조했다.

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

◇中 탄탄한 내수시장·정부 전폭적 지원…日 기술력 강점 = 경쟁국의 장단점은 명확하다. 중국은 탄탄한 내수시장과 정부의 전폭적인 지원이 강점이다. 성장 잠재력이 크다. 하지만 배터리 기술 면에서는 높은 평가를 받지 못하고 있다. 일본은 테슬라에 배터리를 장기 공급해오면서 쌓은 기술력과 시장지배력이 강점이지만 적극적 투자 면에서 한국에 못 미친다.

한국은 기술력과 잠재력에서 높은 평가를 받고 있지만 정부 지원 등 사업환경과 시장 지배력에서 열세다. 특히 설비 투자를 병행하며 수주를 진행해야 한다. 국내 완성차 업체가 전기차 산업에 소극적이어서 대형 내수 수요처를 확보하기 어렵다는 지적도 있다.

한국경제연구원은 지난 17일 발표한 전기차 배터리 산업 보고서에서 "한국의 배터리 산업 경쟁력이 기술력에선 일본에, 성장 잠재력에선 중국에 뒤쳐진다"며 "한국이 중국, 일본 사이에서 넛크래커(호두를 양쪽으로 눌러 까는 기구)에 낀 호두 신세가 될 수 있다"고 우려했다. 그러면서 배터리 산업 경쟁력 강화를 위해 기술·재료·인프라 3요소를 갖춰야 한다고 조언했다.

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

시장조사업체 SNE리서치가 밝힌 세계 전기차 배터리 출하량 순위에서도 국내 업체들의 어려움이 엿보인다. LG화학은 4위, 삼성SDI는 6위에 랭크됐다. 상위 8개 업체들이 100% 이상 성장률을 보인 가운데 LG화학과 삼성SDI만 각각 38.6%, 21.4%의 성장률을 보였다.

◇매년 40% 성장하는 유일한 산업…기업 적극적 R&D·정부 전폭지원 필요해=경쟁이 치열하지만 전기차용 배터리가 새로운 시대의 총아로 주목받는 이유는 명확하다. 현재 매년 40% 이상 성장하는 산업은 배터리가 유일무이하다. 각국의 규제 흐름도 전기차에 우호적이다. 특히 배터리시장은 과점화될 수밖에 없다. 기술과 규모의 진입장벽이 높아서다. 신규 진입시 조단위 투자는 물론 7~10년의 준비기간이 필요하다.

이를 감안하면 2020년 이후 한국 배터리산업의 미래는 밝다는 게 국내 3사의 판단이다. 중국 정부가 2020년 보조금을 폐지한다는 것도 긍정적 신호다. 핵심은 일본을 극복할만한 기업의 적극적인 R&D(연구개발) 투자와 중국 정부만큼은 아니어도 정부 차원의 전폭적 지원이 뒤따라야 한다는 점이다.

이를 잘 아는 경쟁국도 긴박하게 움직이고 있다. 일본은 파나소닉이 최근 테슬라와의 독점계약 고리를 끊고 세계 1위 자동차업체 도요타와 전지회사를 설립하기로 했다. 수요 다변화를 통해 한국 기업 성장에 대응하겠다는 전략이다. 도요타의 전기차 생산 확대도 가시적이다. 기술력에 내수시장을 더하는 형국이다.

중국도 탄탄한 내수시장을 기반으로 유럽과 미국시장 공략에 박차를 가하고 있다. CATL , BYD 외에 신규 배터리제조사들의 국제무대 데뷔도 적극적이다. 중국은 테슬라 공장을 베이징에 유치하면서 리선(力神)과 계약을 종용하고 있다. 역시 중국 업체인 패러시스는 최근 다임러의 대규모 물량을 수주했다.

동아시아 3국의 배터리경쟁이 격화되는 가운데 근본적 질문이 부상한다. 배터리는 과연 새로운 시대 '산업의 쌀'이 될 수 있을까. 적어도 분명한 건 선진국들이 속속 배터리 생산에 사활을 걸고 나서고 있다는 점이다.

양은연 한국경제연구원 국가비전연구실 연구원은 "차세대 배터리기술 개발이 시급한 만큼 원자재를 안정적으로 확보해야 하고 정부는 세제지원 등 인프라 확충에 대한 제도적 지원을 강화해야 한다"고 말했다.

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우경희 기자, 이건희 기자



위기의 제조업, '배(터리)·반(도체)' 심장 장착하고 뛰어야


[배터리 삼국지]②메모리반도체 넘보는 배터리 잡아 신성장동력으로 키워야

한·중·일 배터리 삼국지에서 주도권 확보는 한계에 직면한 한국 제조업 재도약을 위한 발판이기도 하다. 철강, 조선 등 기존 '달러박스'(수출로 달러를 빨아들이는 산업) 퇴조 속에 반도체 '원톱'이 이끄는 현재 산업구조는 반도체가 다운사이클(불황)을 만날 때마다 흔들릴 수 밖에 없다. 반도체와 견줄 만큼의 성장이 예견된 배터리를 잡으면 배터리-반도체의 안정적 '투톱' 체제 구축이 가능하다.

하지만 지나친 배터리 쏠림 역시 금물이다. 친환경 에너지 기술의 백가쟁명 속에 세계 배터리 시장이 기대만큼 성장하지 못할 수 있다. 게다가 배터리 핵심 원재료 생산은 소수 국가가 쥐고 있어 우리가 기술 주도권이 있다 해도 수급 통제에서 자유롭지 못할 가능성도 있다.

◇메모리 반도체와 어깨 견주는 배터리=세계 배터리 시장 전망은 장밋빛이다. IHS마킷과 배터리 업계 전망을 종합하면, 2017년 330억달러(약 37조원) 규모였던 글로벌 리튬이온배터리 시장 규모는 연평균 25% 성장해 2025년 1600억달러(약 182조원)로 불어날 전망이다.

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2025년까지 1490억달러(약 169조원)로 성장할 전망인 글로벌 메모리반도체 시장을 뛰어넘는 수준이다. 배터리 시장의 비약적 약진이 예견된 까닭은 2020년을 기점으로 전기차 시장이 폭발적으로 성장해 관련 배터리 수요가 늘어날 가능성이 높아서다.

블룸버그뉴스 파이낸스 에너지(BNEF)에 따르면 현재 차량 판매에서 1%에 불과한 순수전기차 판매 비중이 2020년 3~6%로 늘고 2030년이면 30%에 육박할 전망이다. 전기차 시장의 양대 축인 유럽과 중국의 환경 규제 관련 정책 강화가 전기차 수요 확대의 원동력이다.

배터리 성능 개선 및 원가 절감과 함께 가격도 떨어져 전기차 수요층 선택의 폭이 넓어질 전망이다. 세계 최대 자동차 업체 폭스바겐이 2020년 3만달러(약 3400만원) 이하 전기차 출시를 준비하는 것이 단적인 예다.

◇배터리 산업, '승자독식' 기대=폭발적 시장 성장 전망이 쏟아진 시점과 맞물려 한국 기업의 배터리 기술력과 생산규모가 글로벌 3파전의 한 축으로 이미 자리 잡은 것도 긍정적이다. 삼성, LG 등 전자기기 사업에서 주도권을 확보한 기업들이 2000년 무렵부터 전자기기용 소형 배터리에서부터 기술력을 쌓아올린 덕이다.

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생산 영역에서도 삼성SDI와 LG화학, SK이노베이션 등 배터리 3사는 일찌감치 글로벌 전초기를 마련해 뒀다.

최근 1조2000억 규모의 중국 공장 증설을 결정한 LG화학은 지난해에도 중국 2공장 신설에 2조1000억원을 투자하기로 했다. 삼성SDI는 중국 시안에 2공장 신설을 검토 중이다. 해당 공장 신설이 결정될 경우 1조원대 투자가 유력할 것으로 보인다.

후발주자인 SK이노베이션도 한국 배터리 업계에 미개척 영역이던 미국에 생산기지를 확보하기로 하는 등 공격적 투자에 나선다.

SK이노베이션은 미국 조지아주에 1조9000억원 규모 배터리 공장을 건설하기로 했는데, 추후 시장여건에 따라 해당 공장 투자규모는 5조원까지 불어날 수도 있다.

SK이노베이션은 지난해 8월 중국 장쑤성 창저우에 8200억원을 투자해 신규 전기차 배터리공장을 짓기로 했으며 3월에는 8400억원이 투자되는 헝가리 전기차 배터리 공장 기공식을 열기도 했다.

한국이 아직 패스트팔로워인 인공지능(AI)·로봇 등 4차산업 관련 시장에서의 주도권 확보보다 배터리 승자독식 구도가 우리에게는 보다 빨리 닿을 수 있는 꿈인 이유가 여기 있다.

◇ 배터리 '올인'은 금물=다만, 아직 현실화하지 않은 장밋빛 전망에 취해 앞만 보고 달려서는 안된다고 전문가들은 지적했다. 생물처럼 변하는 글로벌 에너지 시장 구도가 배터리 약진에 불리하게 전개될 경우 한·중·일 삼파전 주도권 확보를 위한 공격적 투자가 자칫 대규모 비용으로만 청구될 수 있어서다.

전기차가 화석연료차를 완벽히 대체할 수 있을지에 대한 논란이 현재진행형이다. 배터리 전방 시장인 전기차 시장의 폭발적 성장 전망의 근거는 친환경성인데, 전기차 구동을 위해 충전용 전기를 생산하는 과정에서 온실가스와 미세먼지가 배출되기 때문이다.

안상진 한국과학기술기획평가원(KISTEP) 연구위원은 "2030년까지 전기차 보급으로 도로오염원(차량)에서 나오는 미세먼지 양은 감소하나 전력생산을 위해 배출되는 양은 오히려 증가한다"며 "결과적으로 전기차 보급으로 사회 전체적으로 배출되는 미세먼지 양은 증가한다"고 지적했다.

배터리 핵심 원재료 생산이 특정 지역에 집중돼 있다는 점도 장애물이다. 배터리 양극재 핵심 원재료인 코발트가 대표적이다. 콩고는 전 세계 코발트의 절반을 생산한다. 여기서 생산된 코발트 유통의 절반은 중국이 쥐고 있다. 이들의 원재료 가격 결정에 따라 배터리 산업의 수익성이 널뛸 수 있다.

A배터리 업체 관계자는 "선(先) 수주, 후(後) 투자가 배터리 생산 체제 구축의 원칙으로 전방산업 전기차 시장의 동향을 예의 주시한다"며 "원재료 유통 업체와의 합작사 설립 등으로 원재료 수급 문제에도 대응책을 찾는 상황"이라고 말했다.

안정준 기자



中시장 언제 열리나…목빠지는 한국 배터리


[배터리 삼국지]③중국정부 차별적 보조금 제도 2020년 폐지 기대…LG화학 3.3조원 등 공격적 투자계획

LG화학 중국 난징 1공장 전경/사진=LG화학
LG화학 중국 난징 1공장 전경/사진=LG화학

중국 정부가 한국 배터리 업체의 배터리를 장착한 전기차에만 보조금 지급을 중단한지 2년이 넘었다. 치열한 전기차 배터리 수주전쟁 속에서 보조금없이 가격경쟁력을 갖추기란 불가능해 국산 배터리의 중국내 판매는 2016년말부터 전무하다.

LG화학 (394,500원 상승4500 1.1%), 삼성SDI (248,000원 상승500 0.2%), SK이노베이션 (192,000원 상승4000 2.1%)는 중국의 차별적 보조금이 없어지는 2020년 이후에 기대를 걸고 있다. 블룸버그 뉴에너지파이낸스(BNEF)에 따르면, 글로벌 전기차 시장에서 중국의 점유율은 최근 57%까지 올라가는 등 중국 전기차 시장은 향후 수년간 크게 성장할 전망이다.

중국 정부는 사드(THAAD·고고도미사일방어체계) 보복을 이유로 2016년 12월부터 한국산 배터리를 장착한 전기차에 보조금을 주지 않고 있는데, 속내는 CATL, BYD 등 자국 배터리 업체가 한국만큼의 기술 경쟁력을 갖출때까지 시간을 벌어주려는 데 있다.

상황은 2019년 해가 바뀌어도 변함이 없다. 중국 공업화신식화부(공신부)가 지난 4일 발표한 '신에너지차 보급 응용 추천 모델 목록'을 보면 국내 배터리 3사는 중국 전기차 보조금 지원 대상에서 빠졌다.

지난해 5월 SK이노베이션 배터리를 장착한 벤츠 차량이 보조금 지급 전 단계에 해당하는 형식 승인을 통과하면서 '혹시나'하는 기대를 했다. 하지만 이후 전혀 소식이 없다. 설령 올 상반기에 한국 업체를 배터리 보조금 대상에 포함시킨다 해도 인증과 전기차 모델 적용 과정을 감안하면 사실상 올해 말까지 보조금을 기대할 수 없다.

중국 정부는 2017년 전기차 보조금을 전년보다 20% 삭감한 데 이어 2018년 30%, 2019년 40%까지 단계적으로 축소한다. 2020년에는 완전 폐지할 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "시장 기대는 2020년인데, 중국 정부에서 2020년이라고 공식적으로 밝힌 바는 없다"고 전했다.

국내 배터리 업체들은 중국 정부의 차별적인 배터리 보조금 정책이 폐지되는 2020년 이후 현지 업체와의 본격적인 경쟁을 염두에 두고 공격적인 투자를 계획하고 있다.

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

LG화학은 지난해 10월 난징의 전기차용 배터리 2공장 건립에 2조1000억원을 투자한다고 밝혔다. 2023년까지 투자해 50만대 이상 전기차에 배터리를 공급할 수 있는 연 35Gwh(기가와트시) 규모 생산능력을 확보하겠다는 것이다. 이어 이달 초 난징 1공장 증설에 1조2000억원을 추가 투자하겠다고 했다. LG화학은 현재 난징 1공장 물량을 주로 동남아 시장 전기차 수요에 맞춰 공급하고 있다.

삼성SDI도 기존 중대형 배터리 공장이 있던 시안에 2공장을 신설하기로 확정 짓고 중국 정부와 구체적인 투자 조건을 논의 중이다. 현지에서 추산하는 투자 규모는 105억위안(약 1조7000억원)으로 16만㎡ 부지에 전기차용 60Ah 배터리를 생산하는 5개 라인을 신축한다. 삼성SDI 시안 1공장은 중국정부 정책으로 인해 초기 가동률이 많이 떨어졌는데, 지금은 생산 물량을 유럽 완성차업체에 공급하고 있다.

SK이노베이션은 중국 베이징자동차, 베이징전공과의 배터리 합작법인 BESK를 통해 장쑤성 창저우시에 연 7.5Gwh 생산 능력을 갖춘 배터리공장을 짓고 있다. 연산 전기차 25만대에 사용 가능한 배터리를 생산할 수 있는 규모로 2020년 완공한다.

황시영 기자



왜 '배터리'인가…전기차 대중화·적용범위 다양화 기대


[배터리 삼국지]④'방전' 문제 해결할 전고체배터리에 완성차·화학업체 적극투자중

지난해 10월 10일 서울 강남코엑스에서 열린 '에너지 플러스 2018' 통합 전시회에서 삼성SDI 전기차 베터리 셀이 장착된 차량이 전시되고 있다./사진=뉴시스 mangusta@newsis.com <저작권자ⓒ 공감언론 뉴시스통신사. 무단전재-재배포 금지.>
지난해 10월 10일 서울 강남코엑스에서 열린 '에너지 플러스 2018' 통합 전시회에서 삼성SDI 전기차 베터리 셀이 장착된 차량이 전시되고 있다./사진=뉴시스 mangusta@newsis.com <저작권자ⓒ 공감언론 뉴시스통신사. 무단전재-재배포 금지.>

왜 배터리인가. 전문가들은 향후 배터리 시장이 비약적으로 발전하는 이유로 △전기차 대중화 △4차 산업혁명시대 배터리의 적용 범위 다양화를 들고 있다.

폭스바겐, GM, 포드 등 글로벌 완성차 업체들이 차세대 자동차 연구개발의 초점을 전기차에 두면서 전기차 배터리 수요가 크게 늘어날 것이란 전망이다. 완성차 업체들은 5년 뒤 양산할 신차개발 프로젝트의 중심을 전기차에 두고 있다. 자동차시장 점유율 10% 이상으로 1위인 폭스바겐은 2020년 3만달러(약 3400만원) 이하 전기차 출시를 준비하면서, 2025년까지 연간 300만대 이상 전기차를 판매하고 50종 이상의 전기차 차종을 갖추겠다는 '로드맵 E' 계획을 선언했다.

리튬이온 배터리의 적용 범위는 차츰 더 늘어날 것으로 보인다. 전기스쿠터, 전기자전거를 비롯해 무선청소기 등에 들어가는 원통형 배터리 수요가 크게 늘고 있다.

전기자전거, 전기모터사이클을 비롯한 모빌리티 혁명이 배터리 산업도 키운다. 시장조사업체 B3에 따르면 세계 전동공구용 배터리 수요는 2012~2016년 4년 만에 3배 가까이 폭증했다. 여기에 4차 산업혁명을 맞아 각종 산업공구와 선박, 무인항공기에도 배터리가 쓰일 전망이다.

그렇다면 배터리의 '한계'는 무엇일까. 충전에 걸리는 시간도 줄여야 하지만, 무엇보다 배터리의 최대 단점은 '방전'(discharge)이다. 가령 테슬라 '모델 X' SUV 전기차를 충전 50%인 상태에서 추운 밤에 세워두면 다음날 아침 충전율이 30%까지 내려간다.

이때문에 리튬이온배터리 진영과 반대편에 있는 수소연료(fuel cell) 전문가들은 수소는 방전없이 비축 가능하며, 필요한 경우 언제든 꺼내쓸 수 있는 '연중 저장능력(seasonal storage)'이 있다고 주장한다.

리튬이온배터리는 영하의 추운 날에는 '얼어서' 전기차 가동에 문제가 생길 수도 있다.

이같은 방전과 추운 날씨 등 악천후를 극복할 수 있는 것이 고체로 된 '전고체 배터리(all solid-state battery)'다.

전고체 배터리는 미래 전기차 시대를 이끌 핵심 기술로 떠오르고 있다. 화학 업체는 물론 완성차 업체도 전기차의 주행거리 향상, 충전시간 단축, 안전성 및 내구성 확보 측면에서 차세대 전고체 배터리 투자에 앞다퉈 나서고 있다.

전고체 배터리는 리튬이온이 이동하는 전해질을 고체로 만든 것으로, 아직 상용화가 이뤄지지 않았다. 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체, 열과 외부 충격에 강한 특징을 갖고 있다. 전고체 배터리는 '물 안에서 하던 수영을 겹겹히 쌓인 고체 벽을 차례로 뚫어가며 고체 안에서 해야한다'고 표현될 정도로 기술 수준이 높은 것으로 알려졌다.

전고체 배터리 개발은 일본 기업들이 정부 지원까지 받아가며 적극 추진하고 있다. 리튬이온 배터리에서 한국에 뒤진 경쟁력과 자존감을 전고체 배터리에서 회복한다는 계획이다.

토요타는 전고체 배터리를 '게임 체인저'로 보고 특허, 소재, 공정 분야에서 가장 적극적으로 투자하고 있다. 총 1조5000억엔(약 15조4000만원)을 투자해 자체 개발하고 있으며, 오는 2022년 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 세계 최초로 출시할 계획이다.

토요타는 또 최근 전세계 배터리 1위인 파나소닉과 전기차 배터리 생산을 위한 합작사를 51:49 비율로 내년에 설립한다고 밝혔다. 전기차 판매를 확대하려는 토요타와 한국·중국 배터리 업체의 맹추격을 따돌리려는 파나소닉이 힘을 합친 것이다.

다른 완성차 업체들은 스타트업 지분 인수 및 자금 투자를 통한 기술 제휴(파트너십) 방식을 택하고 있다.

르노-닛산-미쓰비시 연합은 10억달러 규모의 벤처펀드를 통해 전고체 기업 '아이오닉 머티리얼'에 투자했다. BMW는 미국 '솔리드 파워'와 기술협력을 맺었다.

폭스바겐은 미국 스타트업 '퀀텀 스케이프'의 지분 5%를 인수했다. 현대차 역시 작년에 미국 전고체 배터리 업체 2곳(아이오닉 머티리얼스, 솔리드 파워)에 각각 56억원과 약 33억원을 투자했다.

LG화학 (394,500원 상승4500 1.1%), 삼성SDI (248,000원 상승500 0.2%), SK이노베이션 (192,000원 상승4000 2.1%) 등 국내 주요 전기차 배터리 업체들도 전고체 배터리를 선행 연구중이다. 안전성 확보가 숙명인 전기차 배터리 개발 특성상 고체상태의 전해질은 궁극의 안전성을 확보할 수 있어서다.

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

황시영 기자



관건은 "10~15분내 충전"..글로벌 배터리 기술 어디까지 왔나


[배터리 삼국지]⑤니켈 비중 높이는 경쟁→전고체배터리 경쟁될 듯…"미래 전기차, 수소전기차 함께 발전“

SK이노베이션 서산공장 전기차 배터리 생산라인에서 직원들이 생산된 배터리 셀을 검사하고 있다.
SK이노베이션 서산공장 전기차 배터리 생산라인에서 직원들이 생산된 배터리 셀을 검사하고 있다.

전기차(EV)와 전기차용 배터리의 과제는 크게 2가지다. 주행거리를 늘리고, 10~15분내 급속충전이 가능하게 해야 한다. 이들은 '안전성을 확보한 고에너지·고밀도 배터리'로 가능하다.

자동차·화학 업계는 전기차가 본격적으로 보급되는 2021년부터 '400㎾(킬로와트)급 급속 충전기' 등장을 기대하고 있다.

400㎾급을 기준으로 충전시간을 추정하면 충전효율이 90% 수준이라고 볼 때 80㎾h(와트시)급 배터리를 장착한 전기차는 약 10분만에 80% 용량까지 충전 가능하다. 2021년부터는 1회충전시 평균 500㎞ 이상을 주행해야하는데, 80㎾h급 정도의 배터리는 필요하다.

이때문에 글로벌 배터리셀 제조사들은 에너지밀도 개선에 집중하고 있다. 구성 재료별로 높은 에너지원을 갖도록 '믹스'를 개선하거나 단위재료 두께, 셀 부피 등을 개선하면 에너지밀도가 높아진다. 양극재에서 니켈의 비중을 높이거나('하이니켈' 경쟁), 음극재에서 수명특성이 좋은 인조흑연 음극재와 용량특성이 좋은 천연흑연 음극재를 섞거나 실리콘계 물질을 섞어 더많은 에너지 용량을 내는 등 방식이다.

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

현재의 '하이니켈' 경쟁, 믹스 개선 이후는 전고체 배터리 경쟁이 될 것으로 업계는 보고 있다. 전고체 배터리는 액상의 전해액(리튬이온배터리)을 고분자 또는 세라믹 등 유무기 소재로 대체하므로 물리적 충격에 전해액이 누수가 되거나 폭발하는 위험이 없다.

기술적인 측면에서는 에너지 밀도 극복이 최대 관건이다. 충·방전을 위해서는 리튬이온 이동성이 확보돼야 하는데 액체상태 전해질과 비교할 때 고체 형태에서는 이동성이 현저히 떨어진다. 이때문에 최소 2040년까지는 리튬이온 배터리의 경제성이 우위에 있을 것이라는 전망도 나온다.

이밖에 전문가들은 미래 친환경차 시장은 전기차와 수소전기차(FCEV)가 같이 발전할 것으로 보고 있다.

전문가들은 전기차는 출퇴근용 단거리 주행에, 수소전기차는 장거리 대규모 운송(트럭 등)이나 대중교통(버스)에 적합할 것으로 보고 있다.

전기차와 수소전기차가 같이 갈 것이라고 주장하면서도 속내는 서로 주도권(헤게모니) 경쟁을 하는 측면도 있다.

수소전기차 측은 "전기차는 기술이 발전해도 1회충전 주행가능거리가 1000㎞ 이하에 그칠 것"이라고 주장한다. 이에 반해 전기차 측은 "1회충전 주행가능 거리가 600㎞ 정도면 대부분 수요는 충족한다"고 주장한다. 주행중 충전도 가능하기 때문이다. 전기차 측은 1회충전 주행가능거리보다는 충전소요시간을 현행 30분 이상에서 '10~15분 정도'로 줄이는 것이 목표라고 보고 있다.

황시영 기자



리튬이온 배터리, 전기차에만? NO…생활 곳곳으로 퍼진다


[배터리 삼국지]⑥전동공구부터 전기항공기까지…다양해지는 배터리 사용처

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

차세대 교통수단으로 떠오르는 전기자동차를 대표하는 배터리로 리튬이온 배터리가 떠오르는 가운데 생활과 밀접한 다른 분야에서도 리튬이온 배터리를 활용하는 사례가 늘고 있다. 배터리 업계도 리튬이온 배터리의 활용을 다양화하는 방안을 모색하고 있다.

27일 관련 업계에 따르면 리튬이온 배터리가 활용되는 분야는 전동공구, 무선청소기와 같은 생활용품에서 전기자전거, 전기항공기 같은 이동수단에 이른다.

먼저 원통형 모양의 리튬이온 배터리는 생활용품의 '코드리스'(무선화)를 이끌고 있다. 1991년부터 사용된 원통형 리튬이온 배터리의 경우 1990년대 후반까지 노트북에 사용되다 노트북의 슬림화, 스마트폰 등의 성장으로 한때 퇴출 위기에 놓였다.

그러나 무선청소기, 전동공구, 정원공구 등 무선제품들의 성장으로 원통형 리튬이온 배터리는 다시 전성시대를 열었다. 시장조사업체인 B3에 따르면 원통형 배터리 세계 수요는 2015년 23억개 수준에서 신시장의 확대에 따라 연평균 27% 성장, 2019년에는 60억개 수준에 다다를 전망이다.

국내의 경우 무선청소기의 성장이 빨랐다. 시장조사업체 GfK에 따르면 지난해 1월부터 9월까지 국내 청소기 시장에서 판매된 무선청소기는 132만4000대였다. 전체 시장 중 55.8%를 차지했다. 무선청소기에 사용되는 리튬이온 배터리 역시 함께 성장세에 올랐다. 벽을 뚫거나 나사를 조이는 전동공구도 마찬가지다. 보쉬, 스탠리, 블랙앤데커, 마키타 같은 글로벌 전동공구 업체들이 원통형 리튬이온 배터리를 활용하고 있다.

리튬이온 배터리는 모빌리티(이동성)의 다양화에도 일조하고 있다. 전기차뿐 아니라 드론, 전기자전거, 골프카트, 전기모터사이클, 잠수함, 전기비행기까지 활용할 수 있는 곳이 늘어나는 추세다.

전기자전거, 전기모터사이클 등 전기이륜차는 이미 주요 배터리업체들의 경쟁 대상이 됐다. 세계 최대 전기차 배터리업체인 파나소닉은 북미 최대 자전거 제조업체인 켄트인터내셔널과 파트너십을 맺고 미국 시장에 진출하기로 했다.

삼성SDI (248,000원 상승500 0.2%)는 세계적인 모터사이클 회사 할리데이비슨과 협업한다. 할리데이비슨의 첫 전기모터사이클 '라이브와이어'에 삼성SDI 배터리팩을 탑재키로 했다. LG화학 (394,500원 상승4500 1.1%)은 중국 난징에 위치한 소형 배터리 공장에 2020년까지 6000억원을 투자할 계획이다. 향후 전기이륜차에 들어갈 배터리 수요에 대응하기 위해서다.

리튬이온 배터리는 또 잠수함, 전기비행기 등 거대한 이동수단의 새로운 형태를 가능케 하는 배경이 되고 있다. 방위사업청은 지난해 11월 삼성SDI를 포함한 6개 전문업체와 5개 연구기관이 공동으로 개발한 잠수함용 리튬이온 배터리 체계가 기술성숙도평가에 합격했다고 밝혔다. 새 배터리체계가 실제 함정에 탑재가능하다는 평가를 받은 것이다.

세계 3대 항공엔진 제작사 중 하나인 영국 롤스로이스는 올해 전기비행기 제작에 뛰어들었다. 2020년까지 최고 시속 500㎞로 나는 세계에서 가장 빠른 전기비행기를 만들겠다는 목표다. 이같은 배경엔 리튬이온 배터리의 용량이 점점 늘어나고 가격은 내려가는 쪽으로 기술이 발전하고 있다는 분석이 따른다.

한 배터리업계 관계자는 "전력이 들어가는 대부분의 장치에 배터리가 들어가다보니 리튬이온 배터리 시장은 계속 성장하는 상황"이라며 "또 기존에 사용되던 납축전지, 니켈카드뮴 배터리 등을 대체하는 것도 고려하면 앞으로 전망이 밝다"고 설명했다.

이건희 기자



이미 시작된 원자재 수급 전쟁…포스코도 뛰어들었다


[배터리 삼국지]⑦배터리 3大 광물 확보전 치열…안정적 공급망 갖춰라

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

코발트, 리튬, 니켈. 이른바 리튬이온배터리 3대 핵심 광물의 안정적 수급망 구축은 기술 경쟁력 확보와 함께 배터리업계 핵심 화두다. LG화학과 삼성SDI, SK이노베이션 등 배터리업체에 더해 배터리 중간 소재를 제조하는 포스코도 원자재 수급 전쟁에 뛰어든 상태다.

원자재 수급망 구축이 업계에 무엇보다 중요한 까닭은 추후 전기차 수요의 폭발적 확대와 함께 3대 광물 몸값이 뛸 가능성이 높아서다.

게다가 일부 광물은 생산지도 특정 지역에 편중됐다. 코발트가 그렇다. 코발트는 분쟁 지역인 콩고민주공화국에 집중 분포돼있다. 전 세계 물량의 절반이 이 곳에서 생산된다. 지난해 초 지역 정정 불안으로 코발트 몸값이 천정부지로 뛴 사례도 있었다.

LG화학은 코발트 확보를 위해 지난해 2400억원을 투자해 중국의 화유코발트와 합작법인을 설립하기로 했다. 화유코발트는 2017년 기준 정련 코발트 2만톤을 생산한 세계 1위 업체다

LG화학은 리튬 공급망도 확보한다. 지난해 캐나다의 네마스카리튬과 3만5000톤 규모의 수산화리튬 공급계약을 체결한데 이어 중국 쟝시깐펑리튬과 4만8000톤 수산화리튬 공급계약을 맺었다.

삼성SDI는 지난해 포스코와 컨소시엄을 구성해 칠레 리튬 프로젝트 최종 사업자로 선정됐다. 이를 통해 삼성SDI는 2021년부터 연간 3200톤 규모의 양극재인 NCA(니켈·코발트·알루미늄), NCM(니켈·코발트·망간)을 공급받게 됐다. 양극재는 코발트와 리튬, 니켈 등 광물 원재료를 혼합해 제조하는 2차전지 핵심 중간 소재다.

SK이노베이션은 지난 2월 호주의 배터리 원재료 생산업체인 오스트레일리안 마인즈와 황산코발트, 니켈에 대한 장기 구매 계약을 체결했다.

양극재를 미래 먹거리로 육성 중인 포스코도 안정적 광물 수급망 구축에 나선 상태다. 이와 관련, 포스코는 지난해 화유코발트와 합작법인을 설립하기로 했다. 2020년부터 중국에서 연간 4600톤 규모의 양극재 및 전구체를 생산한다는 목표다. 아울러 아르헨티나 염호에 리튬 공장 건설 인허가를 완료하고 2021년부터 리튬을 생산할 계획이다.

배터리 업계 한 관계자는 "광물자원 개발이 중국 등을 중심으로 추진되고 있어 개별 기업만의 노력으로는 한계가 있다"며 "궁극적으로 정부 차원의 장기적 해외 자원 개발이 필요하다"고 말했다.

안정준 기자



세계를 달릴 전기차 배터리, 전망은 '험난하나 밝음’


[배터리 삼국지]⑧국내 배터리 업체, 수주액↑…韓中日 경쟁은 넘어야 할 과제

[MT리포트] 한중일 배터리 삼국지...'역전' 노리는 한국

LG화학 (394,500원 상승4500 1.1%), 삼성SDI (248,000원 상승500 0.2%), SK이노베이션 (192,000원 상승4000 2.1%) 등 국내 배터리 3사의 전기자동차 배터리 시장 속 성장세가 빨라지고 있다. 지난해 말 전기차 배터리 누적 수주액이 175조원에 이르러 장밋빛 전망의 주인공이 됐다. 다만 계속되는 한국, 중국, 일본의 시장 경쟁은 국내 배터리 3사가 넘어야 할 과제로 지목된다.

27일 배터리 업계, 증권가 등에 따르면 세계 전기차 시장의 규모는 올해 600만대를 넘겨 2025년에는 2000만대를 넘길 전망이다. 국내 배터리 3사의 지난해 신규 수주액은 110조원에 달했다. 지난해 연간 한국 반도체 수출액(약 141조원)에도 다가서며 '제2의 반도체'라는 평가도 들었다. 전기차 배터리의 성장세와 향후 전망이 모두 장밋빛이다.

이같은 배경 중에 하나로 국내 배터리 3사의 유럽·미국 완성차업체 수주전 성공이 있다. 배터리 3사는 2025년까지 전기차 50종을 출시해 연간 300만대를 팔겠다고 한 폭스바겐으로부터 모두 수주를 따냈다. 또 LG화학은 GM, 포드, 르노 등을 고객으로 뒀다. 삼성SDI는 BMW, 재규어랜드로버를 확보했다. SK이노베이션도 다임러 등에 배터리를 공급한다.

다만 배터리 시장을 두고 한국과 중국, 일본이 경쟁을 하는 구도가 국내 업체들을 긴장케 하고 있다. 현재 배터리 업계에서 일본은 기술력에서, 중국은 정부의 지원 차원에서 한국을 앞선다는 평가다.

한국경제연구원은 지난 17일 발표한 전기차 배터리 산업 관련 보고서에서 "현재 한국의 배터리 산업 경쟁력이 기술력에선 일본에, 성장 잠재력에선 중국에 뒤쳐진다"며 "한국이 중국과 일본 사이에 낀 넛크래커 신세가 될 수 있다"고 분석했다. 그러면서 국내 전기차 배터리 산업의 경쟁력 강화를 위해선 기술·재료·인프라 3요소를 갖춰야 한다고 제언했다.

실제로 중국은 정부의 보조금 정책을 바탕으로 한국 기업들을 배제시키고 자국 기업 CATL과 BYD에 배터리 물량을 몰아주는 상황이다. 그동안 테슬라 물량에 올인(all-in)해 온 일본 파나소닉은 세계 자동차 판매 1위 도요타와 전기차 배터리 생산을 위한 합작사를 내년에 설립한다는데 합의해 추가 성장을 꿈꾸고 있다.

시장조사업체 SNE리서치가 밝힌 전 세계 전기차 배터리 출하량 순위에서도 국내 업체들의 어려움을 찾을 수 있다. 지난해 1~11월 기준으로 한 순위에서 LG화학은 4위, 삼성SDI는 6위에 랭크됐다. 상위 8개 업체들이 100% 이상 성장률을 보인 가운데 LG화학과 삼성SDI만 각각 42.2%, 26.1%의 성장률을 보였다.

배터리 시장의 여건은 숫자상 험난하지만 2020년 이후 미래는 밝다는 게 업계의 판단이다. 중국 정부가 2020년 관련 보조금을 폐지한다는 것도 국내에 긍정적인 신호다. 한 배터리 업계 관계자는 "성장하는 기술력이나 생산체제 확산을 기반으로 2020년부터는 시장에서 앞서나갈 수 있을 것"이라며 "다만 배터리 업체는 완성품 회사를 고객으로 둔 만큼 긴장을 늦추지 않고 있고, 어떤 전망을 섣불리 내놓기 조심스럽다"고 말했다.

이건희 기자



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