테슬라용은 중국이 싹쓸이?...전기차 배터리 4파전 불 붙는다 > Austria

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‘전기차 배터리 기술 경쟁’ 7문 7답

중국 전기차 배터리 제조사 시에이티엘(CATL)이 상하이에 대규모 공장을 새로 지을 계획이라고 <로이터> 통신이 최근 보도했다. 미국 전기차 회사 테슬라의 중국 상하이 공장 근처에 배터리 생산 기지를 만들어 테슬라 물량을 싹쓸이하겠다는 전략이다.
‘제2의 반도체’로 불리는 전기차 배터리 시장의 주도권 다툼이 갈수록 치열해지고 있다. 한국과 중국 기업들이 개발한 전기차 배터리 신제품도 조만간 시장에 쏟아져나올 예정이다. 각사 배터리의 기술적 특성과 장단점이 무엇인지 문답 형식으로 궁금증을 풀어본다.
― 전기차 배터리가 왜 중요해요.
“휘발유와 경유를 넣는 기존 내연기관 자동차는 엔진이 가장 중요하죠. 전기차에선 이 엔진 역할을 하는 것이 바로 배터리인데요. 전기차 배터리는 단순히 전기를 저장하는 연료통이 아니라, 전기차의 힘과 주행거리 등 성능을 직접 좌우하기 때문입니다. 같은 시간에 더 많은 전기 에너지를 만드는 효율이 높은 배터리를 달아야 전기 모터를 더 빠르고 돌리고 차도 멀리 달리죠.”
― 전기차 배터리는 어떻게 만들어요.
“전기차에 들어가는 배터리는 리튬이온 2차전지라고 부릅니다. 쉽게 말해 금속 물질인 리튬의 화학 반응을 이용해 충전해서 다시 쓸 수 있는 배터리라는 겁니다. 리튬은 자기가 가진 전자를 잘 버리는 변덕스럽고 불안정한 물질인데요. 전기차에 충전기를 꽂으면 배터리 양극(+)에 있던 리튬이온이 전자와 분리돼 음극(-)의 흑연으로 이동하면서 배터리가 충전됩니다. 차가 달릴 땐 다시 리튬이온이 액체 전해질을 통과해 양극으로 넘어오며 배터리는 방전됩니다. 이때 리튬에서 분리됐던 전자도 전선을 타고 다시 양극으로 이동하는데요. 이 전자의 이동 과정에서 전기가 발생합니다.”

― 누가 일등이에요.
“전기차 시장 조사 업체 에스엔이(SNE)리서치에 따르면 올해 1∼4월 세계 전기차 배터리 시장 점유율 1위 업체는 중국 시에이티엘입니다. 이 기간 판매된 전기차 3대 중 1대(용량 기준)꼴로 이 회사 배터리를 탑재하고 있습니다. 한국의 엘지(LG)에너지솔루션은 2위(시장 점유율 22%), 삼성에스디아이(SDI)는 5위(5%), 에스케이(SK)이노베이션은 6위(5%)입니다. 한국 기업 3곳을 합쳐야 시에이티엘 점유율과 비슷해요.”
― 한국산, 중국산 뭐가 달라요.
“전기차 배터리는 리튬이 있는 양극(+)에 어떤 소재를 추가하느냐가 배터리 용량 등 성능을 결정해요. 한국산 배터리는 양극에 니켈, 코발트, 망간을 주로 넣어서 삼(3)원계 배터리라고 불러요. 시에이티엘 등 중국 회사들은 비싼 코발트와 니켈 대신 저렴한 철과 인이 들어간 인산철 배터리를 많이 만듭니다. 전기차 배터리는 니켈 함량이 높을수록 배터리 용량도 커지는데요. 그래서 중국산 배터리는 가격이 싸지만 용량이 낮고, 한국산은 중국산보다 비싸지만 성능이 좋다는 평가를 받습니다.”
― 엘지, 삼성, 에스케이 배터리는 뭐가 달라요.
“3사 모두 니켈 비중을 높이고 코발트 비중은 낮춘 삼원계 배터리 신제품을 개발 중입니다. 회사별로 사용하는 세부 소재가 조금씩 다릅니다. 엘지는 기존 니켈·코발트·망간(NCM) 배터리에 알루미늄(Al)을 추가한 NCMA 배터리를 올해 하반기 출시할 예정이고요. 삼성은 망간 빼고 알루미늄을 넣은 NCA 배터리를 하반기에 내놓습니다. 에스케이는 양극 내 니켈 비중을 약 90%로 높이고 코발트와 망간 비중을 5%로 낮춘 9반반 배터리를 내년에 양산할 계획인데요. 3사 모두 배터리 양극에 들어가는 니켈 비중을 90% 정도로 끌어올려 성능을 높인다는 것은 공통점입니다. 반면 중국 시에이티엘은 고가의 리튬 대신 비슷한 성질을 가진 바닷물 속 나트륨을 이용한 나트륨이온 배터리를 다음달 선보이겠다고 했는데요. 실제 생산 가능성은 지켜봐야 할 것 같습니다.”

― 전고체 배터리가 뭐예요.
“‘꿈의 배터리’라고도 불리죠. 전고체 배터리는 배터리 안에서 리튬이온이 이동하는 통로 역할을 하는 액체 전해질을 고체로 바꾼 배터리입니다. 고체 전해질을 사용하면 전해액이 배터리 밖으로 샐 위험이 사라지고, 양극과 음극 간 접촉을 막는 분리막을 만들지 않아도 돼 배터리 용량이 커지는 장점이 있습니다. 다만 상용화까진 아직 갈 길이 멀다고 하네요.”
― 중국 의존도가 높다는데 그게 무슨 말이죠.
“한국 기업이 만드는 전기차 배터리의 원자재 대부분이 중국산이기 때문인데요. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 배터리의 핵심 원료인 리튬은 오스트레일리아와 칠레가 전체생산량의 74%(이하 2019년 기준), 코발트는 콩고민주공화국이 69%, 니켈의 경우 인도네시아가 33%를 각각 생산할 만큼 특정 국가 쏠림 현상이 심해요. 특히 이 광물들이 대부분 중국에서 가공을 거쳐 전기차 배터리 시장의 중국 지배력이 크다고 평가합니다.”

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