2차 전지 투자방법 #3

  지난 포스팅에서 2차 전지 산업의 전반적 이해를 위하여 2회의 포스팅으로 간단한 배터리의 개념과 주요 소재에 대하여 알아보았습니다. 오늘은 우리나라 배터리 산업의 주요 플레이어들은 누가 있고, 왜 주목받는지에 대하여 이야기하고자 합니다. 세계적인 금융서비스 기업 S&P의 수석 애널리스트 루카스 베드나르스키는 [배터리 전쟁]이라는 저서에서 이런 말을 하였습니다. "한국은 진정한 배터리의 나라다. 배터리를 발병하지는 않았지만 상용화 수준을 새로운 단계로 끌어올렸다. 한국의 기업들은 다른 나라의 기업들이 원가절감을 밀어붙이던 코로나 19시기에도 더 나은 미래를 준비하며 전기화에 대한 믿음을 드러냈다."

  이처럼 한국 이차전지 업체들은 핵심기술에 대한 동력이 있다는 것이며, 향후 배터리 산업을 전망하는데 있어 분명한 기준을 가질 수 있다고 생각합니다. 

하이니켈 양극재 기술

  배터리의 경쟁력에 있어 핵심은 결국 좋은 배터리를 얼마나 빨리 더 저렴하게 생산하느냐에 달려 있습니다. 즉, 값이 싸고 부피가 작으며 에너지 밀도가 높은 배터리가 좋은 배터리라고 얘기할 수 있습니다. 이러한 개념에 있어 한국업체들이 가지고 있는 초격차 기술이 하이니켈 양극재 기술입니다. 앞선 포스팅에서 얘기하였듯이, 양극재가 배터리에 있어 핵심이며, 보통 주로 사용되는 양극재가 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄입니다. 보통 NCM 배터리라고 하면 N(니켈), C(코발트), M(망간)으로 NCM 양극재는 LCO(리튬+산화코발트) 양극재에서 유래하여 값이 비싼 코발트의 비중을 줄이고, 대신 높은 에너지밀도와 안정성을 담보하는 니켈 또는 망간으로 대체한 것입니다. 여기에 알루미늄을 추가한 것이 NCA 배터리가 되는 것입니다. 이 삼원계 배터리를 구성하는 세 가지 원소 중 니켈의 함량을 높일수록 에너지밀도가 높아져 더 가볍고 더 싼 배터리를 만들 수 있게 됩니다. 하지만, 여기에서 문제가 발생합니다. 니켈의 함량을 높여야 더 좋은 성능의 배터리를 만들 수 있는데, 이에 따라 화재안정성, 수명 등이 저하되는 기술적 과제가 따라오게 됩니다. 즉 안정성을 확보하면서 니켈 함량을 높여서 에너지밀도가 높은 양극재를 만드는 것이 바로 하이니켈 기술입니다. 그리고 이 니켈의 함량을 90% 이상 높인 것이 울트라 하이니켈 기술입니다. 

 이러한 기술을 구현해낸 양극재 회사는 전 세계에 4곳이며, 그 모두 한국업체입니다. 에코프로비엠, LG화학, 엘앤에프, 포스코퓨처엠이 그 주인공입니다. 즉 이 회사들은 2차 전지에 관심이 있고 투자하시는 분들이라면 분명히 관심 가져야 할 필수 업체들입니다. 

  여기서 한가지 의문을 제기할 수 있습니다. 하이니켈기술이 현재 이미 90%이며, 더 이상 니켈을 늘릴 수 없는 수준인데 결국은 중국이나 일본에게 따라 잡히지 않을까라는 두려움입니다. 어느 정도 맞는 이야기지만, 대한민국의 양극재 업체들 경쟁력이 하이니켈뿐만이 아닙니다. 현재 하이니켈을 97% 수준까지 올린 양극재가 완성되어 있고, 니켈의 함량을 줄이고 대신 저렴한 망간의 함량을 높여 가격을 크게 떨어뜨린 하이망간 양극재 기술에서도 앞서나가고 있습니다. 거기다가 건식 공정에 대응하는 양극재 기술, 전고체 배터리에 적합한 양극재 기술 등 하이니켈 기술뿐만이 아니라 다양한 기술에서도 깊은 혜자를 가지고 있습니다.

 

파우치형 폼팩터 기술

  이번에는 배터리의 형태에 대한 내용입니다. 전기차용 배터리에서는 크게 세가지로 나뉘고 있습니다. 원통형, 각형, 파우치형이 바로 그것입니다. 이 중 가장 일반적인 것이 원통형입니다. 이후에 각형과 파우치형이 개발되었습니다. 이 두 가지가 개발이 된 이유는 배터리의 크기를 키워야 하는 수요는 늘어나지만 계속 키우기에는 기술적 문제가 있습니다. 원통형은 구조상 내부의 열이 중심으로 보이게 되는데, 이렇게 되면 외부로 열이 빠져나가기가 어려워 폭발의 위험성이 있습니다. 

  통상 테슬라의 전기차 모델3에서는 2170(지름 21mm, 높이 70mm) 원통형 배터리가 4,300개가 들어가며, 이렇게 묵여 들어가다 보면, 원통과 원통사이 공간이 생기게 됩니다. 너무 많은 개수의 원통형 배터리는 부피와 무게 부분에서 비효율을 낳게 되는 것입니다. 

  이러한 문제를 해결하기 위해 각형 배터리가 개발 되었으나, 여전히 캔의 무게와 부피는 부담으로 작용하게 됩니다. 이후 LG 에너지솔루션이 파우치형 배터리를 개발하였는데, 이는 감싸는 것을 견고한 비닐 재질의 파우치로 대체함으로써 부피와 무게의 탁월한 장점을 가진 폼팩터입니다.

  파우치형 기술은 LG에너지솔루션과 SK온, 두 회사만 가지고 있는데, 파우치형의 기술적 어려움과 특허 문제로 다른 회사에서는 채택하지 못하고 있습니다. 바로 안전성과 관련된 문제인데, 각형, 원통형은 특특한 캔이 내부 배터리 구조를 보호하고 있어 화재와 충격에 상대적으로 안전한 장점이 있으나, 파우치형은 이런 외부 구조가 없이 안정성을 확보해야 하는 기술적 어려움이 있습니다. 안정성을 확보하는 기술들을 LG에너지 솔루션이 30년 동안 노력하고 IP(지색재산권)을 확보하였기 때문에 타 배터리 업체들이 뛰어들 엄두를 못 내고 있는 상황입니다. 

 

지금까지 한국 배터리 업체들이 가지고 있는 독보적인 두가지 기술에 대해서 알아보았습니다. 물론 이 외에도 다양한 기술들이 한국의 2차 전지 산업을 이끌어 가고, 중국이나 일본보다 높은 기술적 우위를 차지하는 것들이 많이 있지만, 핵심적인 혜자를 지니고 있는 기술은 향후 2차 전지 산업에 투자 시 관심 깊게 지켜보는 것이 필요하다고 생각됩니다.