2035년 전기차 8000만대···K배터리 3사의 숨막히는 혈전(종합)

SNE리서치, 'KABC 2023'개최···전기차·배터리 최신 기술 공유

LFP 침투율 글로벌 확대···2025년 CATL 매출=K-배터리 3사

고전압 미드니켈에서 전고체 전지까지···3사 3색 비전 밝혀

"제품 포트폴리오를 원통형으로 확대할 것이다. 같은 에너지를 실어도 LFP(리튬인산철)는 미드니켈 대비 약 30% 무거울 것이다" (LG에너지솔루션)

"LFP는 늦었다. 리튬이온전지의 한계는 전고체 배터리로 극복할 수 있다" (삼성SDI)

"파우치뿐만 아니라 각형도 개발하고 있다. 레스 코발트, 코발트 프리, LFP로 시장 대응할 것" (SK온)

14일 시장조사업체 SNE리서치가 한국과학기술회관에서 전기차 및 배터리 전후방 산업의 최신 기술 동향을 공유하는 'KABC 2023'을 개최한 가운데 배터리 3사가 이같은 비전을 제시했다. 현장에는 최승돈 LG에너지솔루션에선 전무, 고주영 삼성SDI 부사장, 황재연 SK온 상무가 배터리 3사를 대표해 참석했다.

거세지는 中 침투···2025년 CATL 매출=배터리 3사
SNE리서치는 이날 글로벌 전기차(BEV+PHEV) 판매량이 올해 상반기까지 616만대를 기록했고 연말에는 1480만대를 넘어설 것으로 내다봤다. 연간 판매량은 전년 대비 36.4% 이상 증가할 것으로 전망된 것이다. 같은 기간 국가별 전기차 판매 점유율은 중국(60%), EU(유럽연합), 미국(10%) 순으로 예측됐다. 지난해와 비교한 성장률은 미국(55%), 중국(35%), EU(24%) 순이었다. 또 2025년 판매량은 2616만대, 2035년에는 7878만대에 달할 것으로 예측됐다.

전기차 배터리 사용량은 2019년부터 2022년까지 연평균 65% 성장했고 올해 사용량은 720GWh를 초과할 것으로 전망됐다. 작년보다 50% 늘어난 것으로 전기차 성장률(42%)보다 높은 수치다. 이는 전기차의 평균용량이 44.9킬로와트시(kWh)에서 48.4kWh로 늘어났기 때문이다.

중국을 제외한 글로벌 배터리 시장에서 중국 기업의 약진이 두드러졌다. 중국 배터리 제조사의 2019년 점유율은 9%에 그쳤으나 올해 상반기엔 32.9%까지 확대됐다. 같은 기간 국내 3사를 비롯한 비중국 배터리 기업의 점유율은 91%에서 67.1%까지 축소됐다. SNE리서치는 "유럽, 북미, 아시아에서 팔리는 전기차에 CATL, BYD 배터리 점유율이 급속도로 상승했다"고 설명했다.

올 상반기 기준 지역별 점유율은 일본의 파나소닉이 북미에서 42%를 점유했고 CATL과 LG에너지솔루션이 17%씩 점유하며 뒤따랐다. 유럽은 LG에너지솔루션(40%), CATL(34%) 순이었다. 다만 2021년과 비교해 LG에너지솔루션 비중은 6% 감소한 반면 CATL 비중은 17% 급증했다.

국내 3사와 CATL, BYD, 파나소닉의 배터리 생산능력은 지난해 총 1테라와트시(TWh)였으나 2035년에는 5TWh까지 증가할 것으로 예측됐다. 지역별 배터리 생산량에서 작년에 전체 75%를 점유한 중국의 점유율은 2035년 37%까지 축소될 것으로 전망됐다. 같은 기간 북미 비중은 6%에서 33%, 유럽은 12%에서 26%로 증가할 것으로 예측됐다.

LFP(리튬인산철)의 글로벌 침투율은 더욱 확대될 것으로 보인다. SNE리서치는 "삼원계 대비 (LFP의) 에너지밀도 차이가 30% 차이에서 15% 수준까지 도달했다"며 "향후 글로벌 OEM(주문자상표부착생산)의 중저가 전기차에서 지속적인 수요 강세를 보일 것으로 전망된다"고 내다봤다. 이에 2025년 CATL 매출액은 국내 3사의 합산 매출과 동등한 820억달러에 도달할 것으로 전망되고 있다.

LG는 '고전압 미드니켈', 삼성은 '전고체', SK는 '각형 넘어 LFP까지'
최승돈 LG에너지솔루션 자동차전지개발센터장 전무는 "전기차용 전지는 파우치형 전지가 여전히 가장 큰 비중을 차지하고 있지만 원통형 전지도 비중을 늘리고 있다"며 "테슬라와도 많은 협업을 하고 있어 원통형도 하나의 축으로 하는 전략을 가지고 있다"고 말했다.

최 전무는 "원통형은 신형 46파이 배터리 생산능력을 확보해 시장을 선도해 나갈 것"이라며 "원통형 셀은 높은 에너지밀도 요구를 충족하면서 비용 경쟁력이 있고 46파이 배터리는 원통형 배터리 시장에 전기차 점유율을 끌어올릴 수 있을 것"이라고 설명했다. 이어 "2026년에는 폴리머(polymer) 기반의 전고체 배터리를, 2027년에는 리튬황 배터리, 2030년에는 황화물 기반의 전고체 배터리 개발 등의 포트폴리오를 갖고 있다"고 밝혔다.

또 최 전무는 최근 중국 기업이 강점을 보이는 LFP에 대해 가격 경쟁력에 우위가 있다고 인정하면서도 "고전압 미드니켈로 가면 가격 격차가 굉장히 줄어들 것"이라고 말했다. 그는 "회사의 고전압 미드니켈은 열 안정성과 원가경쟁력을 갖췄다"며 "스택킹 타입의 파우치 셀은 경쟁사 대비 높은 에너지밀도를 가능하게 한다"고 설명했다.

그러면서 "미래 전기차 배터리의 트렌드는 가격과 안정성이 가장 중요한 요소"라며 "주행거리와 빠른 충전도 여전히 가장 중요한 부분"이라고 강조했다. 이어 "당사는 주행거리를 늘리고 급속충전 시간을 줄이는 방향으로 집중하고 있다"고 말했다.

그래픽=박혜수 기자

고주영 삼성SDI 중대형전지사업부 마케팅팀 부사장은 "소재와 셀 디자인, 제조과정, 셀 폼팩터, 코발트 프리, 전고체 전지가 삼성SDI의 배터리 개발 방향"이라고 소개했다. 이어 "하이니켈 NCA(High-ni 니켈·코발트·알루미늄)와 SCN(Silicone Carbon Nanocomposite·실리콘탄소복합체) 두 가지 소재로 에너지밀도를 계속 높여온 점이 프리미엄 배터리서 고수익을 낼 수 있었던 비결"이라고 말했다.

고 부사장은 "LFP 양산은 이미 늦었기 때문에 양산을 한다고 해도 이미 더 뛰어난 제품이 나올 것"이라며 "당사는 코발트 프리, NMX(니켈·망간·산화물)와 LMFP(리튬·망간·철·인산염) 시장에 집중할 것"이라고 말했다. 그러면서 "리튬이온배터리의 한계를 넘기 위해선 전고체 배터리가 답"이라며 "이 분야에선 선두를 놓치지 않을 것"이라고 강조했다.

그는 "완전한 전고체 전지가 되려면 활물질인 에노드(Anode)가 없어져야 하고 배터리에는 음극(cathode) 다음에 리튬 메탈이 자리 잡아야 한다"며 "SDI는 리튬 메탈을 사용하지 않고 novel anode(새 양극)를 사용해 리튬 덴드라이트 생성을 막아주는 점이 당사 제품의 특장점"이라고 말했다. 이어 "여러 공정을 간소화할 수 있기 때문에 부피와 무게 측면에서 강점이 있을 것"이라고 설명했다.

황재연 SK온 기술경쟁력 담당 상무는 "배터리 개발의 가장 큰 키워드는 에너지밀도, 급속충전, 안정성, 가격"이라며 "에너지밀도를 높이기 위해 하이 니켈로 대처하고 있으나 앞으로 에너지밀도를 늘리는 데는 양극활 물질로 쉽지 않겠다고 생각해 결국 에너지밀도를 높이려면 음극의 시대, 즉 실리콘 함량을 늘리는 것이 중요할 것"이라고 말했다.

이어 "급속충전이 되려면 전지의 내부 저항을 낮춰야 하며 당사는 첨단 소재와 전극 제어·처리 공정을 통해 지난 2021년 18분 급속충전으로 에너지밀도를 650Wh/L까지 가능하게 했다"며 "2025년에는 15분 충전으로 710Wh/L를, 2030년에는 10분 충전으로 750Wh/L까지 끌어올릴 것"이라고 말했다.

이어 "각형과 원통형 제품의 전유물이라고 불리는 셀투팩 방식을 파우치에 적용하고 있다"며 "이는 비용을 줄이고 팩 공간활용을 높이겠다는 뜻"이라고 말했다. 그러면서 "파우치형 제품의 시장 점유율이 50%가 넘어가지 않을 것이라 생각한다"며 "스택 방식으로 각형 제품을 준비하고 있으며 레스 코발트(Less-CO), 코발트 프리(Co-free), LFP도 함께 개발해 제품포트폴리오를 넓혀나갈 것"이라고 전했다.