테슬라·폭스바겐·포드, 리튬인산철(LFP)배터리 탑재...K-배터리 생존전략은?

-테슬라, CATL과 LFP배터리 공급계약 3년 6개월 추가 연장
-리튬이온 배터리 업계 1위 LG엔솔, 모델 다각화 전략 펼친다
-LFP 배터리, 저가 전기차(EV) 등에 탑재...중저가 시장 공략

리튬인산철(LFP)배터리가 글로벌 전기차 시장에서 입지를 넓혀감에 따라 K-배터리 업계의 고심이 깊어지는 모양새다.

LG에너지솔루션(이후 LG엔솔), SK이노베이션, 삼성SDI는 니켈 함량 비중을 높인 하이니켈 배터리(리튬이온 배터리) 개발에 집중하고 있어서다. 이에 따라 K-배터리 3사의 LFP배터리 개발과 관련해 어떤 성과가 나올지가 업계 관심사로 떠오르고 있다.

배터리업계와 외신 등에 따르면 중국 배터리 업체 CATL은 최근 테슬라와 LFP 배터리 공급계약 유효기간을 2022년 6월에서 2025년 12월로 3년 6개월 연장했다. 테슬라는 중국 상하이 공장에서 생산하는 모델3에 이어 신형 모델Y에도 LFP 배터리를 탑재한다.

에너지 전문 시장조사업체인 우드맥킨지에 따르면 세계 배터리 시장에서 LFP가 차지하는 비중은 2015년 10%에서 2030년 30%로 3배 이상 증가할 것으로 보고 있다. 반면 같은 기간 NCM 배터리 비중은 70%에서 30%로 절반 이상 축소된다는 전망이다. 현재 LFP배터리는 중국에서 대부분 생산하고 있다.

K-배터리 3사가 집중하고 있는 리튬이온 배터리는 전세계적으로 높은 점유율을 차지하고는 있지만 폭발 위험성과 가격을 동시에 낮춰야 한다는 과제를 안고 있는 상황이다.

익명을 요청한 배터리 업계 관련 한 관계자는 녹색경제신문에 "배터리와 관련된 화재 사고는 통계적으로 100만대 중 한 대 꼴이다. LFP배터리도 리튬이온 배터리와 마찬가지로 화재의 위험성이 있으나 많이 알려지지는 않았다"며 "단가가 높은 코발트 비중을 낮추면서 가격 경쟁력을 높이고 있다"고 말했다.

LFP 배터리는 소비자 입장에서 '불편한 점은 있지만 안전한 배터리'라는 인식이 강하다. 저온에서 에너지 효율은 절반 수준이긴 하지만 폭발이슈는 적어서다. 심지어 일상적인 온도에서 전기차 주행거리는 400km 이상 나오면서 소비자의 니즈를 어느정도 충족시키고 있다. 테슬라 모델3 SR+모델의 경우 삼원계 배터리인 NCA가 탑재된 모델(423km)과 LFP배터리가 탑재된 모델(407km)의 주행거리 차이는 16km에 불과하다.

게다가 300도의 고온과 260% 과충전에도 화재나 폭발반응이 일어나지 않은 점에서 안정성이 어느정도 입증되면서 폭스바겐이나 포드도 LFP배터리를 채택하겠다는 입장을 내놓은 상태다.

배터리 업계에 따르면 LG엔솔은 최근 파우치형 LFP 배터리 개발에 본격 돌입한 것으로 알려졌다. 원통형·각형 LFP 배터리를 만드는 중국 기업과 차별화하기 위함이라는 분석이다. 이르면 2022년 시제품 생산이 이뤄질 수 있을 것이란 전망도 나오고 있다.

LG엔솔 관계자는 녹색경제신문에 "모든 기기에 고성능 배터리가 필요한 건 아니다. 중저가 배터리도 시장에 따라서는 필요로 하는 부분이 있다"고 말했다. LFP 배터리 개발과 관련해서는 아직 공식적으로 발표한 것이 없다며 관련 내용을 전반적으로 부인했다.

파우치형은 각형이나 원통형보다 에너지 밀도가 높기 때문에 LG엔솔이 파우치형 LFP배터리를 개발한다면 LFP배터리의 단점을 어느정도 극복하고 삼원계 배터리와의 격차도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

K-배터리 3사, 모델 다각화로 시장 변화 대응

LG엔솔은 기존 NCM 양극재에 저렴한 알루미늄(A)를 추가하는 기술을 개발했다. 내년 1월부터는 본격적으로 테슬라에 공급한다는 계획이다.

NCMA는 양극재를 구성하는 성분인 니켈, 코발트, 마그네슘, 알루미늄을 의미한다. LG엔솔은 NCMA 양극재 기반 배터리는 니켈 함량이 90%에 달하며 코발트는 5% 이하라고 설명한다. 값비싼 코발트 비율을 줄이는 대신 알루미늄을 첨가해 기존 제품과 같은 안전성은 유지하면서 단가는 낮추고 출력을 높인 것이 특징이다.

SK이노베이션은 NCM9반반(니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%) 배터리도 지난해 세계 최초로 개발에 성공했다. 이 배터리는 미국 조지아 공장에 짓고 있는 제2공장에서 생산해 포드가 개발 중인 전기차에 납품될 예정이다.

삼성SDI는 올해 말부터 차세대 배터리인 ‘젠5’를 출시한다. 젠5의 양극재는 니켈 함량이 88%인 NCA양극재가 탑재된다. 기존 배터리보다 니켈 함량을 끌어올려 에너지 밀도는 20% 이상 높아지고 kWh당 배터리 원가는 20%가량 낮춘 것으로 알려졌다. 내년부터 본격적으로 양산되는 젠5는 BMW 전기차를 중심으로 적용될 것으로 알려졌다.