전기차 배터리 '가성비' 시대, K 배터리의 대응은?
ft. LFP 배터리, CATL, LG엔솔, SK온, 삼성 SDI
안녕하세요.
오늘의 경제 기사를 읽어 드리는 김팀장입니다.
오늘도 재미있는(?) 경제 기사와 함께 즐겁게 공부해 보아요^^
● 오늘의 기사
배터리 시장 대세는 '가성비'… LFP 배터리 점유율 사상 최대
https://n.news.naver.com/article/009/0005091735?sid=101
◈ 오늘의 기사 요약
'가성비 전기차'가 인기를 끄는 가운데 배터리 시장에서도 가성비 바람이 불고 있습니다.
그러한 흐름에 맞춰 국내 기업들도 가성비 배터리로 불리는 리튬인산철(LFP) 배터리 생산 준비에 박차를 가하고 있는데요.
배터리·전기차 시장조사 업체인 EV 볼륨에 따르면 작년 LFP 배터리의 세계 점유율은 27.2%였습니다.
2020년까지 한 자릿수에 머물던 점유율이 2021년에 16.9%로 상승한 뒤 지난해에는 이보다 10% 포인트 이상 오른 것이죠.
그동안 국내 기업은 고부가가치 차량, 중국 기업은 저렴한 차량에 배터리를 납품하며 시장점유율을 확대해 왔습니다.
하지만 전 세계적으로 LFP 배터리가 인기를 끌자 그동안 삼원계 배터리에 주력하던 국내 기업도 LFP 배터리로의 진출을 선언하고 나선 것입니다.
● 기사 파보기
◈ 배터리에 대해 알아보자.
기사에 가성비 배터리로 언급된 LFP 배터리가 무엇일까요?
LFP 배터리를 이해하기 위해 먼저 배터리에 관해 간략하게 살펴보겠습니다.
2차 전지라는 말 많이 들어 보셨을 겁니다.
쉽게 말해 2차 전지란 한 번 쓰고 마는 1차 전지와는 달리 충전해서 여러 번 쓸 수 있는 전지를 말해요.
우리 주변에서 흔히 보이는 에너자이저나 벡셀 같은 건전지는 1차 전지로 주로 망간이나 수은이 주재료입니다.
반면에 2차 전지는 니켈, 카드뮴, 리튬 같은 물질이 주재료이고요.
그리고 전기차에 쓰이는 배터리는 충전해서 여러 번 쓰는 2차 전지이고, 주재료는 리튬입니다.
리튬이온배터리라고 불리는 전기차 배터리는, 양극에서 발생된 리튬 이온에 의해 전자가 양극에서 음극으로 이동하며 전류가 흐르는 원리로 작동하게 됩니다.
위 그림에 나오는 양극재, 전해질, 분리막, 음극재를 배터리의 4대 소재라고 부르는데요.
양극재는 리튬이 들어가는 공간으로 리튬 이온을 발생시켜 배터리의 용량과 평균 전압을 결정합니다.
가장 중요한 부분으로 전체 배터리 원가의 45~55% 정도를 차지합니다.
전해질은 리튬 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체로 기술적인 한계로 대부분 액체를 사용하기 때문에 전해액이라고도 하죠.
분리막은 양극과 음극의 접촉을 차단하여 화재 사고를 방지하는 역할을 합니다.
마지막으로 음극재는 양극에서 나온 리튬 이온을 저장했다 방출하면서 외부 회로를 통해 전류가 흐르게 하는 역할을 담당하고 있습니다.
전기차를 한 대 만들 때 원가 비중이 가장 높은 부분이 배터리로 약 60%를 차지합니다.
그리고 그중에서 약 절반 정도를 양극재가 차지하고 있기 때문에 양극재는 배터리뿐만 아니라 전기차 전체를 통틀어서 가장 중요한 부분이라고 볼 수 있겠죠.
◈ 양극재에 따른 배터리의 종류
그럼 양극재는 어떻게 구성되어 있을까요?
양극재는 리튬과 전이원소, 그리고 산소로 구성되어 있는데요.
리튬은 이온을 발생시키며 양극과 음극을 오가는 역할을 하고, 전이원소는 산화 환원 반응을 돕습니다.
그리고 산소는 결정구조가 깨지지 않도록 유지하는 프레임 역할을 합니다.
리튬은 연료, 전이원소는 촉매제, 산소는 운반 용기라고 생각하면 조금 더 쉽게 이해가 되실 겁니다.
여기서 리튬과 산소는 고정이고 전이원소의 종류에 따라 양극재의 종류가 달라지게 됩니다.
그리고 그에 따라 배터리 종류가 구분되는 것이죠.
양극재 첨가물은 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등이 있는데요.
각 첨가물마다 특징이 다르기 때문에 어느 한 가지만을 쓰지 않고 혼합하여 사용하고 있습니다.
1) NCM 배터리
NCM 배터리는 리튬에 니켈과 코발트, 망간을 합쳐서 만듭니다.
LG 에너지솔루션과 SK온에서 생산하는 제품이 NCM 배터리인데 에너지 밀도가 높아 장거리 운행에 가장 적합합니다.
2) NCA 배터리
NCA 배터리는 리튬에 니켈과 코발트, 알루미늄을 합쳐 만드는 형태로 삼성 SDI에서 생산하고 있죠.
알루미늄을 사용하여 출력을 향상시킨 것으로 NCM 배터리에 비해 수명은 길지만 망간이 빠져 있기 때문에 안정성은 떨어집니다.
3) LFP 배터리
LFP 배터리는 위의 두 배터리와는 달리 리튬에 첨가되는 물질이 인산과 철 두 가지입니다.
인산과 철은 니켈이나 코발트에 비해 가격이 싸기 때문에 생산 비용이 절감됩니다.
그리고 크리스털 구조로 안정성이 뛰어나고 수명이 길다는 장점이 있죠.
하지만 에너지 밀도가 낮아 장거리 주행에 적합하지 않고, 무게가 무겁다는 단점이 있습니다.
◈ LFP 배터리 점유율이 올라간 이유
우리나라 배터리 업체들은 그동안 고부가가치의 삼원계 배터리에 집중해 왔습니다.(삼원계라는 이름은 리튬에 첨가되는 물질이 3가지이기 때문에 붙은 것입니다.)
배터리 무게는 가벼우면서 한 번 충전하면 최대한 긴 거리를 운행할 수 있는 고성능 배터리를 주로 생산해 온 것이죠.
하지만 2020년부터 점유율을 높여온 LFP 배터리에 점점 점유율을 빼앗기고 있는 상황입니다.
LFP 배터리는 CATL과 BYD 같은 중국 업체들이 주로 생산하고 있는데요.
세계에서 전기차 보급률이 가장 높은 중국에서 가성비를 앞세운 내수용 전기차에 쓰이고 있습니다.
또한 테슬라의 저가형 모델인 모델3와 모델Y 일부 차종에 LFP 배터리가 탑재되어 있죠.
세계 최대 전기차 회사인 테슬라 차량 중 절반 이상이 LFP 배터리를 탑재하고 있는 것입니다.
이렇게 LFP 배터리는 점유율울 끌어올릴 수 있었고, 이는 곧 중국 배터리 업체의 점유율이 올라가고 있다는 것과 같은 뜻입니다.
국내 배터리 업체들에게는 위기일 수밖에 없겠죠.
● 기사 써먹기
◈ LFP 배터리가 대세일까?
이제 LFP 배터리가 대세가 되는 미래를 생각해 볼 필요가 있겠습니다.
그동안 LFP 배터리의 단점으로 여겨지던 것들이 점점 덜 중요해지는 환경이 조성되고 있기 때문입니다.
LFP 배터리의 최대 단점은 장거리 주행이 어렵다는 것이었습니다.
하지만 CATL과 BYD는 배터리 셀에서 모듈을 거쳐 팩으로 만드는 과정에서 모듈을 생략한 CTP 기술을 도입하며 에너지 밀도를 획기적으로 높였습니다.
모듈이 사라진 공간에 배터리 셀을 더 추가해 팩당 에너지 밀도를 높여 주행 거리가 짧다는 단점을 커버한 것입니다.
실제로 2021년 전기차 전문매체 인사이드 이브이에스에서 실시한 테스트에 따르면 테슬라 모델3 SR+의 경우 CATL의 LFP 배터리 탑재 모델의 주행거리는 407km, 파나소닉의 NCA 배터리가 탑재 모델의 주행거리는 422km로 그 차이가 미미했습니다.
그리고 전기차 충전 인프라가 예전에 비해 훨씬 풍부해졌기 때문에 1회 충전 시 주행 거리의 중요성이 줄어들었습니다.
요즘 백화점이나 공공기관 또는 아파트 단지 주차장에 가보면 충전이 가능한 전기차 전용 공간이 크게 늘어난 것을 눈으로 확인할 수 있죠.
이러한 현상은 앞으로 더욱 가속화될 것으로 보입니다.
그리고 전기차의 대중화 속도가 빨라지면 빨라질수록 판매 가격에 대한 압박은 심해질 수밖에 없습니다.
현재의 전기차 가격은 아직 내연기관차에 비해 비싼 것이 사실이죠.
지금 도로에 다니는 내연기관차가 전부 전기차로 바뀌려면 전기차 가격은 낮아질 필요가 있습니다.
그러려면 앞서 말씀드린 대로 전기차 원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 배터리, 그리고 배터리 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 양극재 가격을 떨어뜨릴 수밖에 없겠죠.
양극재 가격을 떨어뜨리는 가장 쉬운 방법이 바로 LFP 배터리를 사용하는 것입니다.
이 외에도 화재 위험성이 상대적으로 낮다는 점, 원료 수급이 용이하다는 점 때문에 LFP 배터리의 점유율은 계속 올라갈 수밖에 없을 것으로 보입니다.
앞으로 니켈 베이스의 삼원계 배터리는 전기차의 고급 라인업에 사용하고 주력 라인에는 LFP 배터리를 사용하는 이분화 전략이 통용될 것입니다.
그렇기 때문에 K 배터리 업계의 LFP 배터리 시장 진출은 필수적입니다.
오늘은 전기차 배터리도 가성비가 대세라는 기사를 공부해 봤습니다.
전기차 시대는 정해진 미래이고 LFP 배터리의 비중이 높아질 것도 충분히 예상되는 일입니다.
우리 배터리 업계가 삼원계 배터리에서처럼 LFP 배터리에서도 기술적인 부분에서 중국 업체를 압도하고 글로벌 시장을 지배하기를 빌어 봅니다.
오늘도 함께해 주셔서 감사합니다!
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