전기차 배터리 '글로벌 4강' 원가절감 사활

한·중·일 업체 각축전.. 韓 LG화학·삼성SDI 日 파나소닉-中 BYD
품질에서 가격 중심으로 주도권 경쟁 가속화 될 듯

전기차 배터리 시장이 한국과 중국, 일본 등 4강체제로 굳어지는 가운데 이들 업체들이 원가절감을 위해 서로 다른 행보를 보이고 있어 관심을 모으고 있다. 세계 전기차 배터리 시장은 한국의 LG화학과 삼성SDI, 일본 파나소닉, 중국 BYD로 재편되고 있다.

■LG화학·삼성SDI·파나소닉·BYD 각축

29일 업계에 따르면 올 1~9월 기준 전 세계 전기차 판매는 지난해 동기 대비 47.0% 성장한 것으로 나타났다. 각국 정부가 '당근'(보조금)과 '채찍'(환경 규제)으로 친환경차 시장 확대를 강제하고 있는 데다 폭스바겐 사태 등으로 반사이익을 봤기 때문이다.

전기차 판매 대수는 올 50만대에서 2020년 393만대까지 증가할 것으로 점쳐지고 있다. 자연스럽게 전기차 배터리 시장도 함께 성장할 것으로 예상되면서 업계 경쟁도 뜨거워질 전망이다.

승자로 부상할 가능성이 큰 업체는 LG화학과 삼성SDI, 파나소닉, BYD 등 4개사로 압축되고 있다. 지난해 기준 1위 업체는 AESC(일본)였다. 하지만 닛산(완성차)과 NEC(전자) 합작기업이라는 점에서 한계가 있다는 지적이다.

업계 관계자는 "4강 체제로 압축된다고 보는 근거는 품질·원가 경쟁력과 고객 기반"이라며 "LG화학과 삼성SDI는 모바일 배터리 시장에서 세계 최고 강자다. 파나소닉은 전기차 선도기업인 테슬라의 파트너다. BYD는 중국 1위 전기차 업체이기 때문"이라고 설명했다.

그동안 전기차 확산에 발목을 잡은 것은 배터리 성능과 높은 가격 문제였다. 하지만 최근 배터리 가격은 빠른 속도로 하락세를 보이고 있다. 2010년 킬로와트(kWh)당 550달러가 넘었던 배터리 생산원가는 현재 200~220달러로 내려왔다.

■업계 차별화 '눈길'

문제는 추가 원가 절감 여부다. 이런 가운데 업체들은 원가 줄이기를 위해 서로 다른 전략을 펼치고 있어 주목된다. 원통형 배터리 생산으로 쏠쏠한 이익을 챙겼던 파나소닉과 테슬라 연합군은 세계 최대 리튬이온 배터리 공장인 기가팩토리(Gigafactory)에서 답을 찾고 있다. 규모의 경제를 시현해 제조원가를 30% 절감하겠다는 계획이다.

삼성SDI는 납작한 캔 타입, LG화학은 파우치(Pouch) 형태 배터리를 주력 제품으로 삼고 있다. 캔 타입 강점은 외부 충격에서 견딜 수 있는 내구성이다. 파우치 타입은 형태가 자유로와 다양한 디자인을 구현할 수 있다.

양사는 대량 생산과 전지 소재 변경을 통해 단위당 생산원가를 떨어뜨리는데 주력하고 있다. 특히 LG화학은 GM볼트에 업체 평균가격의 절반 수준에 공급하고 있다. 배터리 소재를 내재화할 수 있는 화학 기업이라도 것도 강점이다.

중국 BYD는 리튬 인산철 배터리를 비장의 무기로 삼고 있다. 값이 싸고 안전해 배터리 기술이 떨어지는 중국 업체들에게 적합하다. 하지만 BYD를 포함한 일부 중국 전기차 모델에서만 사용될 가능성이 크다.
km@fnnews.com 김경민 기자

[SNE리서치 칼럼] 전기 자동차용 배터리 국내외 주요 기업 현황 및 전망

소형 LIB 시장에서의 한 중 일 3개국의 시장점유율 다툼이 치열하다. 1990년대에서 2000년대 초반까지는 소니, 산요를 비롯한 일본의 초강세, 2000년대 중반 이후로는 삼성SDI, LG화학을 중심으로 한 한국의 강세, 최근에는 값싼 원자재를 앞세운 중국 기업들이 LIB 시장에서 두각을 나타내면서 3국의 시장 점유율이 비슷한 양상을 보이고 있다. 그러나 현재 전기 자동차용 배터리 시장에서는 일본이 우위에 있다. 아래 표에서 보면 상위 10위개사 중에서 일본 업체가 5개사로 상위에 포진해 있다.

<표1. 배터리 업체별 출하용량(2014년, 2015년 1월~7월)(출처:SNE리서치)>

전기 자동차는 하이브리드 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차, 순수 전기 자동차로 분류되는데 지금까지 전기 자동차 중에서 하이브리드 전기 자동차가 약 80%을 차지하고 있다. 전 세계 하이브리드 전기 자동차 중에서 일본이 약 55%, 미국이 25.9%를 차지하고 있다. PEVE사는 도요타와 파나소닉의 합작사로 도요타 자동차의 하이브리드 전기 자동차에 배터리를 공급하고 있다. 도요타의 하이브리드 전기 자동차는 전 세계 하이브리드 전기 자동차의 약 64%를 차지하고 있으므로 배터리 공급사인 PEVE사가 자연스럽게 상위에 포진하게 되었다. 

<표2. 전 세계 전기 자동차의 판매 대수(2014년, 2015년 1월~7월)(출처:SNE리서치)>

Panasonic사는 테슬라 자동차와 전략적 제휴를 통해 배터리를 공급하고 있으며 GM, 혼다의 전기 자동차에 배터리를 공급하고 있다. 또 AESC사는 닛산과 NEC의 합작사로 닛산자동차의 전기 자동차에 배터리를 공급하고 있다. 이처럼 Panasonic사와 AESC사가 상위를 차지하게 된 이유는 아래 표에서 보듯 전 세계적으로 유명한 전기차인 테슬라 Model S와 닛산 LEAF에 배터리를 공급하고 있기 때문이다.

<표3. 순수 전기자동차와 플러그인 하이브리드 전기 자동차 판매 순위 상위 10개사 (출처: SNE리서치) >

100여년간 왕좌의 자리에서 내려오지 않는 내연기관(ICE) 차량에 비해, 충전을 자주해야 하는 전기 자동차의 단점을 개선하기 위해 자동차 업체들은 한 번 충전으로 300㎞이상 주행 가능한 전기자동차 개발에 총력을 집중하고 있다. 이를 달성하기 위해서는 배터리 업체의 기술력에 영향을 받을 수 밖에 없는데, 기존 전기 자동차에 사용되는 배터리는 한 번 충전에 100~150㎞정도밖에 갈 수 없는 에너지밀도를 가지고 있다. 에너지밀도가 큰 배터리를 공급할 수 있는 배터리 업체는 전 세계에서 Panasonic, LG화학, 삼성SDI 정도를 꼽을 수 있다. 그러다 보니 닛산자동차의 경우에는 기존 LEAF에 배터리를 공급하던 AESC사에서LG화학으로 배터리 공급 업체를 변경하였다.  

한편 중국 국내 전기 자동차용 배터리는 현재 리튬인산철(LFP)을 양극으로 하는 셀이 주류를 이루고 있으나 LFP는 낮은 에너지밀도를 가지고 있어 큰 용량을 요구하는 전기 자동차 기술 트렌드를 고려한다면, 향후 중국 전기 자동차용 배터리에도 한국 업체가 주도하고 있는 NMC, NCA 양극의 고에너지밀도 배터리로 전환될 것이 확실하다. 이러한 고에너지밀도 배터리에 대한 요구 증가에 따라 높은 수준의 기술 개발력을 보유한 한국의 LG화학, 삼성SDI에 유리하게 전기차 배터리 시장이 형성될 것이므로 현재 일본이 주도하고 있는 전기 자동차용 배터리 시장을 1~2년내에 한국 업체들이 따라 잡을 것으로 보인다. 중국 업체의 경우(BYD, ATL, Lishen)에는 거대한 잠재력이 확보되어있는 자국 전기 자동차 시장과 국가에서 주도적으로 시행하는 정책적 지원을 배경으로 급속히 성장할 것으로 예상된다. 

<표4. 전기 자동차용 배터리 시장 전망(2014~2018년) (출처: SNE리서치)>

<표5. 전기 자동차 배터리 업체 수주 현황>

SNE리서치(www.sneresearch.com) 

신한금융투자 "전기차 2차전지 리튬이온의 핵심요소가 중요하다"

• 기사등록 2015-11-27 14:15:18

[서울=내외경제TV] 최환석 기자 = 신한금융투자는 전기차의 2차 전지중 양극재는 리튬이온을 생성하는 역할을 하기 때문에 2차전지 성능에 있어 핵심이고, 음극재는 리튬이온을 저장하는 역할을 하는 필수 소재로 중요한 요소라고 설명했다.

 

하준두 연구원은 "양극재는 리튬이온을 생성하는 역할을 하기 때문에 2차 전지 성능에 있어 핵심이다. 출력을 좌우할 뿐만 아니라 원가에서도 비중이 가장 크다. 여기서 기술력과 안정성이 강조되는 이유는 전기차 생산 시 차량의 성능과 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. IT제품용 2차전지 역시 안정성이 요구되는 건 마찬가지이지만, 자동차 산업은 요구 성능이 더욱 중요하다"고 설명했다.

 

그는 "현재 양극재로 가장 많이 사용하는 소재는 리튬코발트산화물(LCO), 니켈코발트망간(NCM), 리튬인산철산화물(LFO)이 있다. 리튬코발트산화물은 한국, 일본 업체들이 많이 사용하고 미국과 중국 업체(미국 업체였으나 합병된 사례 포함)는 리튬인산철산화물을 많이 사용하는 상황이다"고 언급했다.

또한 " 리튬코발트산화물은 가장 흔하게 사용하고 있는 소재지만, 리튬과 마찬가지로 코발트도 희토류로서 가격이 높다. 이러한 문제 때문에 최근에는 중대형 2차전지용 양극재를 코발트 사용량이 훨씬 적은 CM이나 LFP로 바꾸기 위한 움직임이 많다"고 밝혔다.

                 

하 연구원은 "국내 양극재 업체는 엘앤에프(066970), 에코프로(086520), 코스모신소재(005070) 등이

있다. 2차전지 셀 업체인 LG화학(051910)과 삼성SDI(006400)도 자체적인 생산능력을 보유하고 있다. 해외업체로는 Umicore(벨), Nichia(일), Toda(일) 등이 삼원계 산화물에 강점을 갖고 있다. BYD(중), ShanShan(중) 등 중국 업체들은 리튬인산철산화물 위주의 포트폴리오를 보유 중이다"고 말했다.

 

하준두 연구원은 "음극재가 전체 생산원가에서 차지하는 비중은 6% 정도다. 하지만 음극재는 양극재에서 생성된 리튬이온을 받고 저장하는 역할을 하는 필수 소재다. 음극재의 원료는 흑연이다. 천연흑연, 인조 흑연(코크스 분말에 피치를 혼합해 3000도 이상의 고온소성과정을 거쳐 인공적으로 결정을 발달시킨 흑), 금속 등이 사용되며 가장 흔하게 사용되는 건 천연과 인조흑연이다"라고 설명했다.

 
그리고 "천연흑연은 흔한 광물이기 때문에 가격은 저렴하나 충전 시 효율이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 천연흑연 대비 수명이 2~3배 이상 길고 충전 효율이 우수한 인조흑연이 많이 사용된다. 하지만 가격이 천연흑연 대비 50~100% 정도 비싸기 때문에 최근에는 천연과 인조의 혼합물이 사용되기도 한다. 고출력 소재이면서도 특성이 우수한 비결정질 탄소 소재(Soft Carbon, Hard Carbon)개발이 진행되고 있는 상황이다"라고 부연했다.

하 연구원은 "기본적으로 현재 사용되는 음극재는 Graphite(흑연) 소재의 이론적 최고 성능에 가깝기 때문에 비약적인 발전은 어렵다. 따라서 Graphite 소재 이외에 Silicon(실리콘) 등을 혼합한 새로운 음극재에 대한 필요가 높은 상황이다. 실리콘 혼합 음극재 기술은 안정성 테스트 단계까지 진행됐으나, 가격 문제로 상용화는 시간이 걸릴 전망이다"라고 말했다.

 

이어 "천연 흑연은 매장량이 풍부한 중국이 유리하다. ShanShan(중), BTR Energy(중) 등의 업체가 주

도한다. 인조 흑연은 기술력이 뛰어나고 업력이 오래된 일본 업체들이 많다. Hitachi(일), JFE(일),Mitsui(일), Nippon Carbon(일), Tokai Carbon(일) 등의 업체들이 사실상 시장을 지배하고 있다"고 설명했다. 

마지막으로 "국내에서는 GS칼텍스(비상장, GS의 자회사)와 포스코켐텍(003670) 정도만이 진출한 상황이다. 포스코켐텍은 중국에서 흑연을 수입해 가공하는 사업을 진행하며 GS칼텍스는 인공흑연 사업을 진행한다. 애경유화(161000)는 Hitachi의 음극재를 판매 대행하고 있다"고 밝혔다.

 

choi6339@naver.com