#<10년간 50배 성장한 'K-배터리'> <세계 1등 'K-배터리'가 뒤집혔다> <소재·가격은 中에,기초기술은 日에 밀려> <美·유럽도 배터리 경쟁에 가세> <K-배터리는 경쟁력 확보 방안>
LG에너지솔루션과 SK이노베이션, 삼성SDI등 국내 배터리 3사는 지난 10년간 몸집 불리기에 성공했고 전기차 시장이 성장하고 있는 중국이나 미국, 유럽 등에도 한 발 앞서 현지 생산 기지를 건설했다.한·중·일은 수년전부터 치열한 배터리 패권전쟁을 펼쳐왔으며 최근 1위 자리를 중국에 내 주게 되었다.그 배경등을 분석하고 K-배터리는 경쟁력 확보 방안에 대해서 포스팅 하겠다.
1.10년간 50배 성장한 'K-배터리
❶한국 기업 특유의 속도전과 손기술이 빚어낸 결과 한국 배터리 3사의 전기차 배터리 생산능력(Capacity)은 2011년 4.4GWh(기가와트시)에서 지난해 204GWh로 50배 가까이 늘었다.
❷전기차 한 대에 들어가는 배터리 용량이 50~70kWh라는 점에서 최대 전기차 400만대를 생산할 수 있는 규모다.
❸배터리 3사는 전기차의 생산기지를 쫓아가는 글로벌 현지화에서도 경쟁국을 압도하며 특히 LG에너지솔루션은 가장 큰 전기차 시장인 중국을 공략하기 위해 일찌감치 난징에서 배터리공장을 가동했고 GM과의 합작법인을 통해 미국 오하이오 공장도 건설 중이다.
❹SK이노베이션과 삼성SDI도 각각 유럽시장을 겨냥한 헝가리 공장을 가동중이고 미국 진출도 선언했고 중국이나 일본에 앞서 국내 업체들은 유럽과 미국, 중국 등에 발 빠르게 생산시설을 갖춰 시장 주도권을 확보하고 있다.
2.세계 1등 'K-배터리'가 뒤집혔다
❶올 1분기 들어 시장 점유율이 중국에 커다란 차이로 역전당했기 때문에 한·중·일간 배터리 경쟁에서 순항하던 K-배터리에 올해 1분기 들어 갑자기 빨간불이 켜졌다.
❷또한,지난해 글로벌 시장 점유율 1위였던 K-배터리 3사의 실적을 종합해보니 매출은 22조원, 하지만 영업이익은 3500억원 적자로 나타났다.
3.소재·가격은 中에,기초기술은 日에 밀려
❶한국은 소재·가격에선 중국에 뒤지고, 기초·품질에선 일본에 밀렸고 우리가 중·일보다 앞선 것은 제조능력(제품화)이 유일했다.
❷K-배터리에 대한 스왓(S·W·O·T, 강점·약점·기회·위협) 분석에서 전문가들이 가장 큰 위협(T) 요인으로 꼽은 것도 중국산 소재에 대한 지나치게 높은 의존도였다.
❸K-배터리가 연초에 중국에 추월당한 것도 중국이 소재 경쟁력이 원체 뛰어나고,중국 전기차 시장이 커지면서 중국 배터리가 가격 경쟁력을 확보했기 때문이라는 분석이다.
▲배터리에서 양극재는 원가의 40% 이상을 차지할 정도의 핵심소재며 전기를 저장하는 역할을 해 각(角)이나 파우치(pouch) 처럼 배터리 형태와 성능까지 좌우하며 니켈·망간·수산화리튬 등을 섞어 만드는데 원료가 거의 중국산이다.
❹전구체를 중국에서 수입해 가공하다 보니 양극재 1㎏을 만들면 중국이 14달러, 한국이 6달러를 가져간다고 하며 에너지경제연구원에 따르면 양극재나 전구체의 중국산 비중은 90%, 수산화리튬 중국 의존도는 80% 이상이다.
▲양극 전구체:양극재 전단계의 물질로 리튬수산화물과 소성(열 처리) 하기 전, 삼원계(니켈·코발트·망간, 또는 니켈·코발트·알루미늄) 조성과 구조를 미리 만드는 단계다.
❺한국의 양극재 소재 글로벌 시장점유율(2020년 기준·20.2%)은 중국의 3분의 1 수준이고 또 음극재(8.7%)·분리막(11.9%)·전해액(8.1%)도 중·일의 점유율에 한참 못 미쳤다.
4.美·유럽도 배터리 경쟁에 가세
❶한·중·일 3국이 각축전을 벌이던 배터리 전쟁은 미국에서 바이든 정부가 새로 출범하고 유럽의 자동차 회사들이 배터리 내재화를 선언하면서 새로운 국면을 맞고 있다.
❷바이든 대통령은 지난 3월 배터리, 반도체 칩, 희토류, 의약품 등 4대 핵심품목 공급망을 자국산 위주로 재설계하는 행정명령에 서명한 후 SK이노베이션과 LG에너지 솔루션 등 국내 업체에도 미국 공장 투자를 독려하고 있다.
❸유럽의 폴크스바겐 같은 자동차업체들은 제조원가의 약 40%를 차지하는 배터리를 배터리업체에 의존하지 않고,배터리 신생기업인 노스볼트 등에 투자하는 방식으로 유럽 6개 지역에 배터리 생산기지를 구축하고 독자적으로 기술을 개발해 전기차에 탑재하겠다는 배터리 내재화 계획을 속속 발표하고 있다.
5.중국과 일본은 더 앞서나 갈 채비
❶연구 인력 등 기초 면에서도 최근 중국 과학자 중에 뛰어난 논문을 발표한 사례가 많으며 중국은 전엔 한국 배터리 기술을 배우려 했는데,지금은 자신들이 낫다고 생각한다.
❷중국은 리튬인산철(LFP) 배터리, '셀 투 팩(Cell to Pack, 모듈 과정 없앤 배터리팩)' 등 기술혁신을 통해 지형을 넓혀가고 있다.
▲리튬인산철(LFP):배터리배터리 소재로 비싼 니켈·코발트 대신 철을 사용해 생산 비용이 저렴한 반면 에너지 밀도가 떨어지는 단점이 있으나 중국 CATL이 기술 리더십을 갖고 있다.
❸한국이 제조공정과 규모에 힘쓰는 동안 중국은 블레이드 타입(얇은 셀을 이뤄진 배터리팩), 모듈리스(Module-less), 팩리스(Pack-less) 등 기술혁신을 이뤘다고 한다.
❹일본은 도요타가 대표적으로 현재의 리튬이온 배터리보다 성능과 안전성이 뛰어난 차세대 전고체 배터리 개발에 주력하고 있다.
❺전고체 배터리 특허 100개를 보유한 도요타는 "리튬이온 배터리는 한계가 있다"며 "2025년부터 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 양산하겠다"고 호언하고 있다.
6.중국,폭스바겐등도 생태계 구축 움직임 활발
❶배터리 교환형(스왑) 전기차가 대표적으로 중국 역시 배터리의 선순환 생태계 구축을 서두르고 있다.
▲중국 전기차 스타트업 니오와 CATL 등은 과거 이스라엘 등이 시도했으나 실패한 배터리 스왑을 상용화했다.
▲현지 매체에 따르면 지난해 말 기준 중국에 555개의 배터리 스왑 스테이션이 설치됐다.
❷세계 1위 완성차업체인 폭스바겐도 지난 3월, 차세대 배터리 전략을 발표하는 '파워 데이'에서 사용 후 배터리를 분해해 다시 소재로 쓰는 순환생태계 설명에 상당한 시간을 할애했다.
▲파우더 형태의 니켈·코발트 성분을 추려내 다시 양극재 소재로 사용한다는 계획이다. 이보다 앞서 테슬라가 내세운 사업 모델과 유사하다.
❸배터리 재활용은 이전에도 있었지만,기술의 한계에 따른 아직까진 원료를 사다 쓰는 것보다 재활용이 더 비싸기 때문에 폐기된 프로젝트였으나 유럽은 친환경 규제 등으로 인해 이런 시도를 하지 않을 수 없게 됐다.
7.그렇다면 K-배터리는 경쟁력 확보 방안은 무엇일까.
①제조능력을 더 키워 초격차로 벌려야하며 원천 기술 확보를 위한 부단한 투자와 엔지니어부터 키워야
❶중국은 2035년까지 전기차 등 신에너지 자동차 판매 비중을 50%까지 확대한다는 방침으로 전기차 보급을 위해 자국 전기차와 배터리 업체에 무지막지한 정책 보조금을 쏟아 붓고 있으며 미국 테슬라가 굽실댈 정도로 중국이 현재 최대 전기차 시장으로 부상했고 올해 중국 배터리 업체가 약진한 배경이다.
❷중국 배터리 산업은 사실상 정부가 주도하므로 중국의 몸집 불리기에 맞서려면 정부와 기업이 머리를 맞대고 배터리 로드맵을 짜서 한국도 배터리 육성을 위해 정부와 기업이 컨소시엄 형태로 '전구체 콤비나트(공업단지)' 등을 구축하여야 한다.
❸LG화학과 삼성SDI의 엔지니어 일부가 노스볼트로 이직했다거나 노스볼트 본사에 한국과 일본 엔지니어 30여명이 근무하고 있다는 얘기가 공공연하게 돌고 있고 에너지솔루션과 SK이노베이션이 벌인 배터리 '영업비밀 침해' 분쟁도 결국 인력 부족에서 기인한 것이므로 국가 기간 산업이라면 연구자가 안정적으로 일할 수 있는 환경이 조성돼야하고 이차전지 제조 커리큘럼에 맞춘 인력을 양성할 필요가 있다.
❹정부와 배터리 업계, 또 배터리업계와 자동차 업계간 '각자도생'도 문제이므로 2000년 초반 'G7 프로젝트'처럼 정부가 나서서 주요 과제를 선정해야 하며 중국처럼 단기간에 성과를 내기위해서는 정부를 비롯한 업계가 머리를 맞대고 또 그에 따른 적절한 인센티브를 지급하여야 한다.
❺미시적으로 배터리 제조사가 원가 절감을 이유로 요구한 중국산 전구체 수입 관세 유예를 정부가 허용해준바 계속해서 전구체를 중국에서만 들여온다면 전구체 국산화를 요원하게 만들뿐만 아니라 향후 만약 2019년 한·일 무역분쟁처럼 한·중 사이에 그런 일이 벌어진다면 한국 배터리 공급망이 위협받는 상황에 부닥칠 수도 있고 기술 주도권을 중국에 내줄 수도 있다는 점에서 정부가 ❛거시적인 전략❜을 짜야 할 것이다.
❻중국의 경우 정부가 나서 리튬·니켈 같은 광물을 확보하고 있지만 한국은 기업이 개별적으로 구하는 상황이어서 어려움이 크므로 정부가 전극재 소재인 희토류 등의 확보에 앞장서야 한다.
❼향후 10년 동안 리튬이온 이차전지가 시장을 주도할 것이므로 기초에서 다시 시작하는 수명이 긴 이차전지 핵심 소재와 기술 개발에 모두가 힘을 모아야 해야 할 때다.
②이제부터는 글로벌 생태계 주도할 때
❶이제 K-배터리가 시장에 맞춘 생산기지 구축에 이어 현지 업체와의 협력, 재활용까지 묶는 배터리 선순환 생태계(배터리의 생산부터 재활용까지 배터리 기반의 풀서비스인 바스<BaaS, Battery as a Service, BaaS>)구축을 주도해야 한다.
▲바스(BaaS, Battery as a Service):배터리 생애주기 전반을 아우르는 플랫폼·비즈니스로 전기차업체 배터리 임대를 시작으로 배터리의 재사용·재활용, 배터리를 이용한 전력사업 등을 총칭한다.
❷배터리 순환 생태계 구축을 위해서는 전기차에서 사용하다 분리한 배터리에 주목할 필요가 있다. 전기차용 배터리는 수율 75%(최대 충전량) 이하에서 분리되는데, 불량이 아니라면 에너지저장장치(ESS)·전기 바이크·전기자전거·골프카 등에 얼마든지 다시 쓰일 수 있다.
❸전기차 외 e-모빌리티에서 수명을 다한 배터리는 비로소 분해(리사이클)돼 다시 양극재 소재로 쓰이며 실제로 현대차·기아 완성차업체와 배터리 제조사,재활용 업체 등은 컨소시엄을 꾸려 배터리 선순환 생태계 구축에 나서려는 움직임을 보이고 있다.
❹지난 2월엔 KST모빌리티와 전기 택시 배터리 대여에 관한 업무협약도 맺었다.
▲택시 플랫폼 사업자는 차를 산 뒤 배터리 소유권은 리스 운영사에 넘기는 방식으로 전기차를 구매하는 방식이다.
❺한국 배터리가 채택한 NCM 삼원계(니켈·코발트·망간)는 분해해 다시 소재로 다시 쓸 수 있어 귀한 소재며 전체 전기차 중 약 8%가 재사용(Reuse)·재활용(Recycle) 배터리로 나오기 때문에 2030년 한국의 전기차 '중고 배터리'는 약 24만대로 추산된다.