테슬라 배터리데이(9/22) "LG화학 떨고 있니?"
테슬라의 '배터리데이'가 약 한 달여 앞으로 다가왔습니다. 테슬라가 선보일 100만 마일 배터리의 실체는 과연 무엇일까요? 업계에는 여러 가지 추측이 난무하고 있습니다만 일단 한 가지는 분명해 보입니다.
테슬라의 배터리 부문 내재화.
어떻게 해서든 자체적으로 배터리를 생산하겠다는 방향성을 가지고 움직일 것으로 보입니다.
이러한 일론 머스크의 의지는 테슬라의 로드러너 프로젝트에 잘 나타나 있습니다. 처음에는 파나소닉과의 전략적 동맹관계 이후 LG화학과 CATL의 배터리를 사용함을 통해 배터리 동맹의 확대를 꾀했다면 이제는 그동안의 순차적 정리를 통해 마침내 배터리 생산 역량의 내재화를 꾀하는 점진적 배터리 자급 계획으로 이어집니다. 테슬라에서는 이러한 배터리 자급 계획을 로드러너 프로젝트란 이름으로 지금까지 차근차근 진행해 왔습니다.
시장에서는 로드러너 프로젝트에 대한 갑론을박이 많은 것 같습니다. 테슬라가 궁극적으로는 배터리를 자체 제작하려고 한다. 혹은 아니다! 생태계 조성 측면에서 기술적 방향을 제시하는 수준에 그칠 것이다. 크게 이 두 의견의 충돌이 아닐까 생각이 됩니다.
물론 전기자동차 제조업체인 테슬라가 이제야 기가팩토리를 통해 자동차 대량 생산을 이루어 흑자구조를 만들어가는 상황인데 과연 배터리 제조에 드는 천문학적 액수의 금액을 투자할만한 여력이 있는가에 대한 의문점이 생기는 것이 사실입니다.
하지만 테슬라는 이제까지 여러 회사를 인수하고, 배터리 공장을 확대하는 등 배터리 자체 생산을 통한 수직계열화를 위한 사전 작업을 꽤 철저하게 해 온 것으로 보입니다.
현재 테슬라는 프리몬트의 공장에서 1GWH 규모의 내재화 배터리 라인을 운영 중에 있습니다만 만약 테슬라가 배터리의 자체 생산을 통한 수직계열화를 꿈꾼다면 본 공장의 증설은 필수적이지 않을까 생각합니다. 또한 장기적 안목에서 프리몬트뿐만 아니라 해외 생산 거점을 위한 배터리 생산 시설을 확충하려는 노력이 있을 것입니다.
실제 지난 6월 말 테슬라는 프리몬트 배터리 생산공장의 증설을 위한 서류를 프리몬트 정부에 제출했다고 합니다. 그리고 배터리 셀을 제조하는 맥스웰 테크놀로지스와 배터리 장비업체 하이바 시스템즈를 인수하여 자체 배터리 셀을 개발 중인 것에서 테슬라의 배터리 자체 생산을 통한 수직계열화 쪽에 무게가 실리고 있습니다.
그렇다면 테슬라가 배터리 부품의 수직계열화를 통해 만들고자 하는 배터리 즉, '100만 마일 배터리'라 불리는 배터리는 어떤 제품일까요? 사실 일론 머스크가 교체 없이 100만 마일을 가는 배터리를 만들겠다는 말 이외에 어떤 말도 하지 않았기 때문에 어떤 기술을 적용한 배터리를 내놓을지에 대해서는 아직도 베일에 쌓여 있습니다.
그렇다면 테슬라 배터리 데이에서 발표될 100만 마일 배터리의 실체는 무엇일까요? 유력하게 나오는 몇 가지 설들을 정리 해 보겠습니다.
첫 번째는 코발트의 양을 획기적으로 줄인 전지의 개발입니다. 2차 전지에서 코발트는 리튬과 함께 리튬 기반 2차 전지에 필수적으로 사용되는 소재입니다. 코발트는 배터리의 효율과 수명을 늘리는 데에 주도적인 역할을 하는 소재입니다.
현재 기술로는 코발트가 없이는 고성능의 2차 전지를 만드는 것은 사실상 불가능하다고 합니다. 그만큼 코발트는 귀한 존재로 떠올랐습니다.
문제는 2차 전지의 수요가 전기차의 발달과 함께 기하급수적으로 늘어나면서 코발트의 가격이 엄청나게 상승했다는 데에 있습니다.
배터리 회사들은 이에 따라 어떻게 하면 코발트의 함량을 줄이고도 리튬 계열 전지의 성능을 향상할 수 있을 것인가를 놓고 연구에 연구를 거듭하고 있습니다. 이런 가운데에서 일론 머스크는 향후 코발트의 함량을 감소시키겠다는 말을 공공연하게 했었습니다.
따라서 이번 배터리 데이 때 코발트 함량을 획기적으로 줄인 신개념의 배터리 제조 기술을 발표하지 않을까 예상이 있습니다.
두 번째 설은 전고체 배터리입니다. 현행 배터리는 전기를 흐르게 하는 배터리 음극과 양극 사이의 전해질로 액체를 사용하고 있습니다. 현재 가장 많이 활동되는 2차 전지인 리튬이온 배터리의 경우 액체 전해질을 사용해 에너지 효율을 좋은 반면 수명이 비교적 짧고 전해질의 가연성으로 인해 고열에서 폭발할 위험이 상존합니다.
따라서 여러 가지 리스크를 포함하는 액체 전해질이 아닌 고체 전해질을 이용하여 안정성을 높이고 높은 에너지 밀도와 짧은 충전시간, 그리고 대용량 구현이 가능한 전고체 배터리가 차세대 배터리로 각광을 받고 있습니다.
이에 따라 우리나라 배터리 3사도 전고체 배터리 개발에 매진하고 있는 상황입니다. 아직 전고체 배터리는 상용화되지는 않은 상황이지만 발 빠른 기술개발이 이루어지고 있는 만큼 머지않은 시일에 상용화될 것입니다. 만약 일론 머스크가 배터리데이 때 전고체 배터리 기술을 발표하고 시제품을 꺼내 놓는다면 배터리 산업 계의 일대 파란이 일지도 모르겠습니다.
마지막 세 번째 설은 25일에 올라온 따끈한 소식입니다. 바로 나노 와이어 기술과 실리콘 음극재입니다. 25일 테슬라는 2020년 연례 주주총회 및 배터리 데이 안내 홈페이지를 개편했습니다. 이때 사용된 이미지가 차세대 기술로 불리는 배터리의 나노와이어 구조와 유사했다는 것입니다.
일론 머스크가 회사를 위한 미래 로드맵 발표 시 관련한 단서를 영리하게 숨겨 상상력을 자극하는 것을 좋아한다고 합니다.
이러한 소개 홈페이지에 게시된 이미지들이 나노 와이어 구조를 강하게 암시한다고 보는 견해입니다. 나노와이어는 금속을 비롯한 다양한 물질을 단면 지름 1나노 미터인 극미세선으로 만드는 기술을 의미합니다. 배터리에서는 양극재 혹은 음극재를 나노와이어 형태로 구성할 수 있습니다. 전문매체는 일론 머스크가 24분기 실적 발표 컨퍼런스콜에서 니켈 기업에 파트너십을 요청했다는 점을 들어 테슬라가 양극재에 니켈 나노와이어를 활용할 가능성이 있다고 보았습니다.
만약 나노 와이어 구조를 활용할 경우 음극재에 적용할 가능성이 있다고 보고 있습니다. 왜냐면 배터리 셀 제조사들이 양극재에서 니켈의 함량을 높여 에너지 밀도를 높이는 데에 한계를 느끼고 음극재를 활용해 밀도를 높이는 것에 관심을 갖기 시작했기 때문입니다.
특히 기존 흑연 기반 음극재가 아닌 실리콘 기반 음극재가 떠오르고 있습니다. 음극재에 흑연 대신 실리콘을 활용하면 배터리 용량을 늘리면서도 충전 속도 또한 획기적으로 개선할 수 있습니다. 다만 음극재에 실리콘 비중이 높아지면 부풀거나 터질 가능성도 높아집니다. 따라서 현재 배터리 제조사들은 흑연 90~95%에 실리콘 5~10% 비율을 혼합한 음극재를 활용 중입니다.
만약 테슬라가 나노 와이어 기술을 활용하여 실리콘 음극재의 문제를 해결한다면 배터리 제조 계의 엄청난 혁신으로 받아들여질 수 있습니다. 배터리 시장의 다크호스로 급부상할 가능성도 배재하지 못합니다.
기존 리튬이온 배터리 전극 구조는 2D형태이지만 나노와이어 배터리는 3D 형태입니다. 부피가 팽창해도 충격을 흡수하는 구조로의 설계가 가능합니다. 또 활물질과 집전체 등을 겹겹이 쌓아 올리는 대신 구조를 단순화하여 에너지 용량과 충전 속도를 높일 수 있다는 장점도 있습니다.
지금까지 테슬라의 로드러너 프로젝트와 9월 22일 테슬라 배터리데이 때 제시될 가능성이 있는 차세대 2차 전지 관련 기술 세 가지를 정리해드렸습니다.
그런데 가장 중요한 것은 이것이 우리의 투자 생활에 미치는 영향일 것입니다. 지금 당장은 배터리 업계에서 테슬라 배터리데이에 대해서 그리 위협적으로 바라보는 분위기는 아닙니다. 테슬라가 KWH 당 100달러 정도의 배터리 가격 하락을 목표로 로드러너 프로젝트를 실행 중인데 그렇게 단가를 떨어뜨리기 위해서는 굉장히 큰 규모의 배터리 공장 증설이 필요합니다. 단기간에 배터리 공장 증설이 이루어지지 않을 것이기 때문에 당분간은 2차 전지 시장에 그리 큰 영향을 주진 못할 것이라는 예상입니다.
하지만 일론 머스크는 언제나 놀라운 경영 마인드를 보여주었습니다. 남들이 안 될 것이라고 생각했던 것들을 실제로 성공시킨 천재입니다. 가장 대표적인 것이 스페이스 X 프로젝트이죠. 누가 로켓 발사체를 회수하여 재활용할 거라고 생각했겠습니까? 하지만 버젓이 일론 머스크는 그 상상 속의 일을 현실로 만들어버렸습니다.
즉 배터리 데이에서 발표되는 내용들이 배터리 회사들이 생각하는 시큰둥한 결과를 만들어낼 가능성보다는 배터리 시장에 폭탄을 터뜨릴 가능성이 크다는 관측입니다. 아마도 배터리 데이에서 발표될 배터리 기술들이 현행 배터리 기업들의 기술을 뛰어넘는 획기적인 기술이며, 구체적인 로드맵들이 함께 제시된다면 아마도 배터리 기업들이 잔뜩 긴장해야 할 결과를 만들지도 모릅니다.
만약 배터리 관련 주를 가지고 계신 분이라면, 만약 테슬라가 매우 구체적인 로드맵을 제시하며 배터리 직접 생산을 천명할 경우 주가에 부정적으로 작용할 가능성을 배제할 수 없으므로 적절한 대응이 필요할 것입니다.
파트너스 활동을 통해 일정액의 수수료를 제공받을 수 있음
