K배터리 레볼루션(2023)

 

 

K 배터리 레볼루션

인류 전반에 거대한 혁신이 일어나고 부의 판도가 바뀔 때는 항상 ‘에너지 혁명’이 있었다. 반도체에 이어 세계 경제를 좌우하게 될 배터리 혁명은 이제 시작이다. 전기차를 중심으로 배터리 산업은 어떻게 세계 각국을 바꿀 것인가. 왜 그 혁명을 한국의 배터리 기업이 좌우할 수밖에 없는가. 『K 배터리 레볼루션』은 그간 대중들에게는 다소 생소했던 배터리 산업에 대해 기본적인 지식부터 향후 10년을 좌우하게 될 미래 전망까지를 제대로 담은 단 한 권의 책이다. 알만한 사람들은 모두 나오기를 고대하던 여의도를 뒤흔드는 ‘밧데리 아저씨’ 박순혁 이사의 책으로, 이차전지 산업에 대해 꼭 알아야 할 지식과 핵심 이슈들을 엄선해 담았다. 불확실의 시대이기 때문에 더욱더 ‘정해진 부’, 미래에 올 수밖에 없는 부에 투자해야 한다. 그것이 바로 배터리 분야이고, 그 핵심이 한국의 배터리 기업이다. 왜 글로벌 넘버원은 K 배터리 기업인 것일까. 배터리 시장에 대한 거짓은 무엇이고 진실은 무엇일까. 어떻게 투자해야 배터리 산업이 열게 될 새로운 부의 시장에서 승자가 될 수 있을까. 이 책은 진실, 성실, 절실의 모토로 쓴 미래의 부에 대한 안내서이다.

 

저자

박순혁

출판

지와인

출판일

2023.02.20

저자는 한국투자증권 애널리스트에서 현재는 금양의 IR팀에서 일하고 있는 2차전지전문가이다.

2차전지는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구성되며

2차전지의 성능 중 가장 중요한 에너지밀도를 결정하는 요소는 양극재이다. 현시점에서 양극재는 배터리원가의 50%를 차지한다.

이 양극재 제조 기술이 배터리 기술의 핵심이다.

에너지밀도란 무게(부피)당 힘, 즉 가속도에 필요한 능력이라고 생각하면 편하다.

또한 전기자동차는 구조가 매우 단순하다. 어릴 때 미니카를 생각해보면 이해가 쉽다. 모터와 배터리만 있으면 된다.

이게 구글카, 애플카 등이 나온다고 하는 이유다. 전통의 자동차회사(GM, 포드, 폭스바겐, 벤츠, BMW 등)들의 핵심기술은 엔진인데 엔진이 필요하지 않으니 그만큼 진입장벽이 낮아진다. 그만큼 전기차를 만들기는 쉬워졌지만, 이제부터 핵심은 배터리가 된다.

 

세계 배터리 매출로 생각했을 때 중국의 CATL이 1위를 하고 있었고, LG에너지솔루션이 그 뒤를 따른다.

그리고 작년에는 그 매출 격차가 조금 벌어져서 '배터리는 중국이다'라는 말이 퍼졌다.

 

그러나 중국제는 LFP배터리 인한 저가방식 및 중국 내수 자동차 매출이 많이 잡힌다. BMW, 벤츠의 전기차들이 CATL 배터리를 쓴다.

LFP는 리튬인산철 방식이다.

반면 우리나라의 2차전지(LG엔솔, 삼성SDI, SK온)회사는 NCM배터리.

니켈, 코발트, 망간을 조합한 양극재를 사용하는 NCM은 LFP배터리보다 에너지밀도가 1.85배 높다(305 / 165)

또한 동일 에너지 대비 배터리 무게는 46% 가볍다. 현재 이론상 수치보다 30%도 에너지밀도를 못 내는데, 중국산의 낮은 에너지밀도는 갈수록 문제가 될 것이다.

양극재에서 값비싼 코발트 함량을 줄여 니켈함량을 높인 것을 하이니켈이라 하는데, 니켈함량 90%수준의 하이니켈 기술 보유사는 우리나라의 에코프로, 엘앤에프, 포스코퓨처엠, LG화학 뿐이다.

 

에코프로는 제일모직이 2004~2007 3년간 추진하다 접은 양극재사업을 100억에 인수했다. 그 이후 최고의 양극재 기업으로 등극하기까지 10년이 소요되었다. 적자사업을 10년간 유지하는 건 어렵다. 후발주자들이 2차전지 R&D에 뛰어든다 해도 10년간의 기술 격차는 무시할 수 없다.

 

2022년에는 미국에서 인플레이션감축법(IRA)이 통과되어, 친환경에너지공급망 활성화에 박차를 가하게 되었다. 배터리완제품과 그 원료는 미국과 FTA가 맺어진 국가에서 제조되어야 한다는 법안이 들어 있다. EU와 일본이 포함되지 않았기 때문에 한국에 혜택이 올 전망이다. 포스코는 아르헨티나 Umbre Muerto 소금호수 리튬 채굴공장 착공에 들어갔다. 2028년까지 연 10만톤(전기차 240만대 생산분) 생산량 목표이다.

MB정권시절 자원외교로 욕 많이 먹을 때 포스코의 이 염전 인수에는 우여곡절 또한 있었다.

 

아래 영상을 통해 그 내용을 볼 수 있음

 

https://youtu.be/KZoCHh8p42o

중국 매출을 따라잡고 세계의 표준이 되는건 시간문제라는 뜻이다.

2027 ~ 2030년경이면 반도체의 삼성전자보다 LG에너지솔루션이 더 큰 시장가치를 갖게 될 것이라 한다.

 

그러나 전기차에도 결점이 있다.

첫번째는 지나치게 광물 의존적이라는 것

두번째는 송배전의 문제이다.

전기차가 상용화되면 가정에서 차량 충전에 쓰는 전력량이 높아질 것은 자명하다. 발전용량은 20% 정도 증량으로 충분하다고 한다.

문제는 송배전이 된다

전기차 1대의 전력량은 연 주행거리 1.5 ~ 2만킬로 계산시 2700 kWh 정도가 예상되고, 손실등을 보정하여 3600 정도를 잡으면 4인가족의 연 전력량과 비슷하다. 그러므로 가정으로 공급되는 전력망에 2배의 송전용량이 필요하다.

 

변압기 용량도 2배가량이 필요하고 대부분 지중매설식이라 공사가 쉽지 않다.

이 문제를 다소 완화시키기 위해 수소차가 대안이 될 수 있다. 전세계적으로 2035년까지 친환경 교통수단 전환과정이 공표되었기 때문에 석유기반 연료의 자동차 시대로 회귀하기는 어렵다. 수소차 쪽에서는 현대차가 앞서 있다.

1997년부터 정주영 회장 지시로 현대차는 수소차사업부도 지속해 왔다. 수소연료전지 개발 파트너사는 IFC(International Fuel Cells)이며, 인류 최초 달에 착륙한 아폴로 11호의 수소연료전지를 개발한 회사

 

정리하자면 배터리 완제품의 LG에너지솔루션

양극재 제조의 에코프로비엠

리튬 원료생산의 포스코

수소차의 현대차 

로 인하여 해외 기업들에게 쉽게 추월당하지 않을 탄탄한 기반을 갖고 있다는 것

 

하이니켈 기술 외에도 K배터리의 강점은 하나 더 있다.

파우치형 폼팩터(Form Factor, 제품의 물리적인 외형) 기술이다. 니켈함량을 높이면 무게가 가벼워지고 에너지밀도가 높아지는데, 이제는 배터리 형태에서 나오는 부피 역시 전지 범용성의 기준이 된다. 배터리의 형태는 원통형, 각형, 파우치형이 있다.

파우치형 폼팩터는 LG엔솔, SK온 두 회사만이 채택하고 있다. 관련 특허의 수가 테슬라, CATL보다 훨씬 많아서 타기업으로서는 파우치형 개발에 뛰어들기가 힘든 실정이라 한다. 각형, 원통형은 일반 건전지를 생각할 때 떠오르는 그 이미지인데, 원통형은 중심부에 열응력이 집중된다는 단점이 있고, 건전지를 겹쳐 놨을때의 죽는 공간이 생긴다는 문제가 있다. 각형은 그 문제에서는 조금 벗어났지만 금속 경계로 인한 무게와 부피 낭비가 있다는 건 마찬가지이다. 파우치형은 얇은 막으로 되어 있어 안전사고에 대한 고도의 기술이 필요하다.

 

충전 성능은 음극재가 중요한데, 이 기술은 '나노신소재'라는 회사가 앞서 있다. 공부해 보면 좋겠다.

 

하지만 송배전 문제가 여전히 걸린다. 우리나라는 1세대 1전기차 수준까지 될 수 있을까? 지금 전기차 주차장 관련 건축법이 어떻게 되어있는지는 모르겠지만 송배전 시설을 확충하려면 아파트 한 단지가 신축된다고 생각하면 그 정도의 증설은 수월할까?

기존 내연기관차의 점유율은 어디까지 떨어질까? 미래를 상상하는 건 너무나 즐겁지만 투자의 기준에서는 어느 정도 예측하고 투자해야 한다는 어려움이 존재한다. 어쨌거나 공부 시작을 어떻게 해야되나 막막했지만 이러한 정보전달 서적의 존재로 인해 겉핥기 식으로나마 알게 되었다. 시간을 효율적으로 쓰기는 참 어렵다. 궁금한 건 많고 하나하나가 너무 깊게 들어가려면 내용이 너무 많다.

 

또한 학문적 연구를 하는 것보다 증권사 애널리스트들의 분석이 좀더 와닿고 알기 쉬운 지식습득 수단이라는 것도 느꼈다. 경제적으로 필요한 내용만 들어 있기 때문이다. 책 부록에 추천하는 보고서들도 있어서 시간 날때 읽어봐야겠다