전기차와 2차전지 산업, 어떤 방향으로 발전할까?

2차전지 배터리 종류 자세히 알아보기

2차전지 종류엔 대표적으로 LFP(Lithium iron phosphate: 리튬인산철)와 LCO(Lithium cobalt oxide: 리튬산화코발트), 그리고 우리가 쉽게 접하는 삼원계 배터리인 NMC(Nickel manganese cobalt: 니켈망간코발트)가 있으며, 또 코발트 함유량을 줄이고 다른 원자재로 교체하기 위해 연구중인 NCA(Lithium nickel cobalt aluminium: 리튬니켈코발트알루미늄), 소듐이온배터리(Naion) 등이 있습니다. 이번 화에서는 최근 시장의 주목을 받고 있는 LFP와 NMC에 대해 설명을 해보고자 합니다.

LFP는 NMC 대비 가격이 저렴하다는 점이 가장 큰 장점으로 꼽히는 배터리입니다. 둘은 양극재 활용량에서 발생하는 차이 때문에 가격 차이가 나는데, LFP 특성 상 NMC 계열의 배터리 대비 양극재를 덜 활용하고 철과 인산 등 상대적으로 저렴한 원재료를 쓰기 때문에 가격 경쟁력을 확보한 배터리라 볼 수 있습니다.

LFP는 내열성이 좋은 인산과 철이 들어간 덕에, NCM보다 안전성이 높아 화재 위험이 상대적으로 적다는 장점도 있습니다. 최근 뉴스에서 언급되는 국내 배터리 셀 3사도 LFP 배터리 개발에 돌입한 배경이기도 합니다.

단점은 낮은 에너지 밀도라고 볼 수 있습니다. 전기차에 보편적으로 활용되는 NMC 배터리는 High-Nickel(고순도 니켈)을 활용해 에너지 출력을 최대화 할 수 있어서, 전기차의 주요 스펙으로 알려진 주행거리 관점에서 효율이 뛰어납니다. 반면 LFP 배터리는 상대적으로 부족한 에너지 밀도를 가지고 있어 이 부분에서는 NMC 대비 열위에 있다고 볼 수 있어요.

LFP 배터리에 관심도가 빠르게 높아지고 있는 요즘

불과 4~5년전만 해도 LFP는 중국에서만 활용할 것으로 예상되는 배터리였으며 삼원계 배터리 대비 활용도가 떨어질 것으로 예상되는 배터리로 알려졌습니다. 그러나 최근에는 다수의 전기차 완성 업체들이 LFP를 선택할 것을 밝히면서 관심도가 높아진 상황입니다.

최근 테슬라는 Master plan 3에서 글로벌 테슬라 차량의 LFP 탑재 비중 61%로 늘리겠다는 발표를 진행한 바 있습니다. 이처럼 LFP는 최근 실효성을 테스트하고 있는 배터리로, 앞으로 활용 범주가 더욱 넓어질 것으로 예상되고 있어요. 전기차 기업 중에서는 테슬라 이외에도 포드 등도 Standard Model에 LFP 탑재하는 과정을 준비중이라 하고요.

IEA의 Global EV Outlook 2023에 따르면 2018년부터 2022년까지 NMC 배터리가 2차전지 시장의 주축이 되고 있는 가운데, LFP 배터리 침투율이 점점 증가할 것을 시사하고 있습니다.

이와 같이 최근 나타난 2차전지 시장 변화의 가장 큰 이유는 테슬라, 포드, 폭스바겐과 같은 완성차 업체들 그러니까 2차전지 완성품의 핵심 고객사들이 LFP에 대한 관심을 지속적으로 보이고 있기 때문인데요. 전기차를 가장 많이 활용하고 있는 중국의 행보도 어느 정도 영향을 미치고 있는 것으로 보입니다.

중국 2차전지 산업에서 선두를 달리고 있는 기업인 CATL을 예시로 살펴보겠습니다. 최근 CATL은 10분 충전에 400km까지 달릴 수 있는 LFP 배터리 '선싱(ShenXing)'을 공개했다고 합니다. 완전 충전하면 최대 700km까지 주행할 수 있고, 영하 10도 추위에도 30분 만에 80% 충전이 가능한 배터리라는 것이 CATL 측의 설명입니다. 빠르면 올해 연말쯤 생산을 시작해, 내년 1분기쯤 양산이 가능할 것으로 언급했다고 해요.

물론 중국 기업 특유의 문화인 다소 과장된 선전일 수도 있다는 점을 감안해야 하지만, 현재 전기차 산업과 2차전지 산업 내에서 중국이 차지하고 있는 비중과 규모를 고려할 때, 다양한 형태로 변화를 꾀하고 있는 중국 전기차와 2차전지 산업의 행보는 앞으로 시장 패러다임에 변화를 주기에 충분할 것으로 보이기도 합니다.

2차전지 시장의 변화 속에서 우리가 주목해야 할 것은?

이러한 시장의 변화를 어떻게 받아들여야 할까요? LFP와 삼원계 배터리에 대한 차이를 오랜 역사를 가진 포드 모터 컴퍼니를 예시로 설명해보겠습니다.

헨리 포드는 저렴하면서도 신뢰할 수 있는 자동차를 만들기 위해 회사를 설립했다고 합니다. 당시 많은 회사들이 더 빠른 자동차를 만드는 데에 집중을 했던 것과는 조금 다른 곳에 가치를 둔 것이죠. 이러한 영향으로 포드는 대량 생산 및 조립 라인 제조를 통해 자동차 제조 비용을 대폭 절감하는 효과를 만들 수 있었고, 지금까지도 이 기조가 지속되고 있는 것으로 보입니다.

이를 2차전지에 접목시켜 볼까요. 2차전지 시장은 LFP나 삼원계 배터리 같은 특정 배터리만 선호하는 시장이 아니라, 고가 배터리(High Nickel), 중가 배터리(Low Nickel), 저가 배터리(LFP, NIB)로 다변화 될 가능성이 높은 시장으로 파악됩니다. 이제 막 성장해 나가고 있는 시장인 만큼 투자 관점에서나 환경보호 관점에서나 전체적인 흐름을 주목해야 하죠.

우선 투자 관점에서 2023년 상반기에 나타났던 양극재 기업의 고밸류 현상에 대해 느끼는 바가 있습니다. 2차전지 내의 양극재는 에너지 출력을 담당하는 부분이기에 매우 중요합니다. 다만, 2차전지의 구성 요소에는 양극재만 있는 것이 아님을 (지난 화에서) 강조 드린 바 있지요. 전기차가 보편화 되면서 2차전지 시장도 점점 커져가고 있기에 향후 배터리 선택지는 더욱 커질 것으로 예상됩니다. 성장세가 이어지는 만큼 양극재에만 집중되었던 투자자의 관심 혹은 주가의 상승이 전해질, 동박, 음극재 분야에도 점차 확산될 것으로 예상할 수 있습니다.

또한 환경보호 기조가 강화되며 다양한 산업군에서 큰 변화들이 나타나고 있습니다. 친환경 경제 구조의 대전제인 재생에너지 생태계가 구축된 환경을 만들기 위해 반드시 필요한 것은, 자국 내 재생에너지 창출 및 저장 관련 시설에 대한 투자입니다. 전기차와 2차전지는 이러한 생태계 변화를 성공적으로 이끌 수 있는 중추적인 역할을 수행할 산업으로 보입니다. 지금이 바로 지속적인 관심을 기울여야 하는 시점으로 보이고요.

Edit 금혜원 Graphic 조수희 함영범

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– 해당 콘텐츠는 2023. 12. 19. 기준으로 작성되었습니다.