한국 경제가 고꾸라지고 있습니다. 수출로 먹고사는 나라가 무역 수지 적자를 무려 1년 넘게 하고 있습니다. 이번 3월도 적자가 예상된다고 하죠. 이러다 한국 경제는 큰 위기를 맞을 것으로 보입니다. 한국 경제가 이렇게 박살이 난 이유는 한국 경제가 반도체 그것도 메모리 반도체에 대한 의존도가 너무 높습니다. 삼성전자 그것도 메모리 반도체 가격 떨어진다고 10년 넘게 무역 흑자를 기록하던 나라가 한 방에 적자국이 된다고요? 이러면 안 되죠.
리스크를 분산해야 합니다. 그래서 다양한 산업에서 수출이 잘 되어야 합니다만 한국은 기초과학과 기술력이 떨어지다 보니 고부가가치 사업이 많이 없네요. 조선 산업도 자동차 산업도 배터리 산업도 다 고부가가치 산업이 아닙니다. 그럼에도 당장 체질 개선을 할 수도 없고 그나마 이거라도 붙들고 있어야 합니다.
한국의 주력 산업 중 하나가 배터리 산업입니다. 2차 전지라고 하는 이 배터리 산업이 고속성장한 이유는 전기자동차가 친환경(따지고 보면 친환경도 아니지만)의 바람을 타고 전 세계에 퍼지고 있습니다. 이 2차 전지 산업에서 한국은 중국과 함께 시장을 선도하고 있습니다. 뭐 기술력은 한국이 더 좋다고 하지만 정작 시장 1위 업체는 중국의 CATL입니다. 그리고 그 크기를 점점 더 키우고 있고 최근에는 미국의 반중국 여파로 훈풍이 불 줄 알았더니 CATL과 포드가 손을 잡았더라고요.
그럼에도 한국은 미국과 손을 잡고 배터리 산업을 키울 것입니다. 그리고 이 한국을 대표하는 배터리 3대장인 삼성SDI, LG에너지솔류선, SK 온의 최신 배터리 기술을 만나볼 수 있는 인터배터리 2023이 2023년 3월 15일부터 17일까지 전시됩니다.
최신 배터리 기술과 산업 트랜드를 볼 수 있는 2023 인터배터리
코엑스 A,B,D홀에서는 인터배터리 2023이 3월 17일까지 개최하고 있습니다. C홀에는 EV 전기차 전시회도 함께 진행되고 있습니다. 최신 배터리 기술과 트렌드를 볼 수 있어서 찾아가 봤습니다.
전고체 배터리의 선두주자 삼성SDI
삼성SDI는 삼성 갤럭시폰에 들어가는 2차 전지 배터리를 납품하던 업체였습니다. 당시는 큰 가치가 있는 회사는 아니였죠. 2차 전지가 많이 사용되던 시기도 아니였죠. 그러다 전기차가 터지면서 덩달아서 삼성SDI도 주목받기 시작합니다.
삼성SDI는 한국의 배터리 3대장 중에서 가장 보수적인 행보를 보이는 곳으로 해외 배터리 공장 설립에도 신중을 기했습니다. 돌아보면 미국이 한국 배터리 업체들에게 러브콜을 보냈고 이에 LG에너지솔루션과 SK 온이 바로 응답을 했지만 삼성SDI는 참 신중했습니다. 지금 미국 포드가 CATL과 손잡고 있는 걸 보면 삼성SDI의 결정이 좋은 결정으로 보이네요. 그리고 삼성SDI는 매출을 올리기 보다는 수익률에 더 집중하고 있고 그래서 영업이익이 꽤 좋습니다. 돈 안 되면 안 하고요. 사실 이 배터리 산업이 고부가산업이라고 하기에는 경쟁자도 많고 해서 쉽지 않습니다.
삼성SDI는 이번에 PRiMX 브랜드를 내세웠습니다. 프라임 배터리 브랜드고 고출력 배터리를 통칭하는데 전체 배터리에 사용할 예정이라고 하네요.
2차 전지는 형태별로 보면 크게 3가지로 나눕니다. 원통형, 파우치형, 각형입니다. 이중 삼성SDI는 원통형과 각형을 주력으로 삼고 있습니다. 각형은 내구성이 뛰어납니다. 다만 형태가 고정되어 있고 무게가 파우치형보다 무겁습니다. 그러나 내구성과 안정성이 좀 더 좋아서 전기차 회사들 중에 안정성을 좀 더 추구하는 회사들이 선택하고 있습니다. 사실 이 배터리 제조사들은 슈퍼갑이 아닌 전기차 회사에 납품을 해야 하는 을입니다. 다만 현재는 배터리 제조사가 많지 않아서 슈퍼을 행세를 할 수 있지만 자동차 제조사들이 직접 배터리를 만들면 찬밥이 될 수 있습니다.
그러나 전기차는 기존 엔진차보다 제조가 쉽기 때문에 수많은 자동차 제조사들이 등장하고 그 중소 자동차 제조사들은 배터리 공장을 직접 만들 여력이 없기에 한국의 슈퍼 배터리 제조사들의 제품을 사용할 수밖에 없습니다.
특히 삼성SDI는 전고체 배터리 기술을 선도하는 기업입니다. 전고체 배터리는 액체를 이용한 배터리의 고질병인 열폭주 후 화재 문제로부터 자유롭습니다. 액체가 아닌 고체로 전기를 전달하기에 폭발 위험이 없습니다. 다만 출력은 액체 전해질을 사용하는 현재의 리튬이온 배터리가 더 좋습니다. 따라서 전고체 배터리가 나온다고해서 기존의 리튬이온 배터리가 사라지지 않고 동시에 시장을 만들어갈 것으로 보입니다.
삼성SDI는 전고체 배터리 선도기업으로 2025년 소재 대량 양산을 시작으로 2027년에 양산을 목표로 하고 있습니다.
LG에너지 솔류션과 SK ON도 전고체 배터리를 연구하고 있는데 LG에너지솔류션은 2030년 양산을 목표로 하고 있습니다.
삼성SDI는 BMW와 꾸준히 손을 잡고 있고 최근에는 원통형 배터리를 묶어서 거대한 배터리 팩을 만들어서 볼보 트럭에 납품하고 있습니다. 이 특정 자동차 메이커와 한 배터리 제조사가 손을 잡는 것이 기본이지만 같은 차량이라도 여러 배터리 제조사의 배터리가 장착될 수 있어서 큰 의미가 없지만 그럼에도 납품 규모가 크면 공급 단자가 적기에 한 회사와 손을 잡습니다만 한 배터리 제조사에 올인했다가 문제가 발생하면 그 차량 전체가 리콜되는 위험이 있긴 하죠. LG 엔솔이 GM가 손잡고 납품한 배터리에 문제가 발생해서 큰 손실을 보기도 했죠.
전기자동차 말고도 또 하나의 거대한 공급처는 ESS라는 거대한 전기 저장소도 있습니다. 태양광이나 풍력 발전으로 발전한 전기는 바로 전력망을 타고 나가지만 남는 전기는 전기 저금통인 ESS에 저장합니다. 배터리 팩을 쌓아 올려서 만든 ESS는 한국에서도 참 많이 설치되어 있지만 여기도 참 문제가 많습니다. 바로 화재입니다.
최근 기사를 찾아보니 전남 영광의 ESS가 화재가 나서 불 끄는데 무려 이틀이나 걸렸다고 해요. 전기 배터리는 열폭주하면 끌 수가 없습니다. 천상 열을 내려야 꺼지는데 이게 쉽지 않아서 참 문제입니다. 그래서 하루빨리 전고체 배터리가 나와야 합니다.
삼성SDI는 SBB라는 새로운 ESS를 선보였습니다. 컨테이너 형태로 가져다 놓고 전기 연결만 하면 바로 사용할 수 있습니다. 기존에는 배터리 팩을 납품하면 기술자들이 하나하나 연결하고 모니터링까지 해야 하는데 이걸 배터리 제조사에서 조립을 배워야 합니다. 이러다 보니 미숙련 상태로 연결하고 문제가 발생하고 하다 못해 모니터링도 제대로 되지 않아서 초기에 진화할 것도 홀라당 다 탄 후에 진화를 시작합니다. 참 문제죠. 이에 삼성 SDI는 화재가 나도 저 배터리 박스만 타고 옆으로 옮기지 못하게 갖은 방법을 다 쓰고 있습니다.
제가 집중적으로 물어보니 먼저 화재가 발생하면 배터리 팩 사이에 가스를 분사해서 열을 낮추고 1차 화재 진화를 한다고 해요. 여러 대책을 마련하고 있지만 쉬워 보이지는 않네요. 그럼에도 ESS는 신재생에너지 산업에서 꼭 필요합니다. 뭐 수소생태계가 활성화되고 남는 전기를 배터리에 저장하는 것이 아닌 전기 분해를 해서 수소를 생산하고 그 수소로 에너지를 저장했다가 산소와 수소를 화학반응시켜서 전기를 만드는 수소생태계가 구축되면 빠르게 사라질 겁니다. 다만 수소 생태계가 이제 걸음마 단계고 한국 정부는 다시 원자력 에너지를 신봉하기 시작해서 수소 생태계 산업에서도 뒤처지지 않을까 걱정이네요.
2022년 10월 15일 카카오 데이터센터 UPS 화재사고로 인해 배터리 업체에 대한 인식이 좀 달라졌어요. 화재에 그렇게 취약하다고? ESS도 아니고 UPS인데 여기서 발생한 화재가 수천억 원의 피해를 낸다고? SK 온 UPS에서 난 화재가 나라 전체를 들썩이게 했습니다. 이는 화재가 발생할 때 가스가 나오는데 이 가스가 배터리 팩 사이사이에 스며들지 못했다고 하고 물로 뿌려도 물도 위에서 적셔서 직접 분사해서 겨우 꼈다고 해요. 삼성 ESS는 직분사 시스템 만들어서 1차 진압을 할 수 있게 했네요.
리튬황 배터리를 만드는 LG에너지 솔류션
LG화학에서 분사해서 역대급 공모가를 기록했던 LG엔솔(에너지 솔류션)에는 사람이 엄청 많았고 가장 활발한 활동을 하는 회사이기도 합니다.
LG엔솔은 파우치형 배터리를 밀고 있고 가장 잘 만드는 회사입니다. 파우치형은 기다란 막대 형태로 변형도 쉬워서 공간 활용도가 높습니다. 그러나 내구성이 낮아서 화재 위험이 있죠. 그래서 보호케이스를 더 단단하게 하고 있습니다. 길다란 파우치형태의 배터리를 층으로 쌓고 금속 케이스에 넣는데 이러면 그냥 각형 사용하는 게 낫지 않냐고 물으니 그럼에도 무게가 각형보다 가볍다고 하네요.
그렇다고 LG엔솔이 파우치형만 만드는 건 아니고 각형 빼고 원통형도 만듭니다. 그러고 보면 각자 잘하는 것을 더 주력으로 하네요. 물론 시장에서 각형이 대세라고 하면 각형도 만들 겁니다. 제조 기술이 엄청 어렵고 그런 건 아니니까요.
LG엔솔은 쿠루(KooRoo)서비스도 선보였습니다. 요즘 길거리에 가다 보면 공중전화 부스를 개조해서 거대한 배터리 팩들을 쌓아 놓는 걸 볼 수 있습니다. 이게 뭔가 했더니 전기 스쿠터로 배달하는 분들이 배터리를 교체하는 박스인데 이걸 한다고 하네요. 지금 시범 서비스를 준비하는데 GS25 부스를 이용해서 한다고 해요.
배터리 교체뿐 아니라 배달 라이더들의 동선 확인도 가능하고 이용시간 등등 각종 데이터를 스마트폰으로 제공해요. 배달 스쿠터 소리 좀 커야죠. 그래서 점점 전기 스쿠터로 바꾸고 있는데 이걸 하나 보네요. 그럼 밤늦게 배달 오토바이 소리 줄겠네요. 배터리는 LG엔솔 걸 사용하고요.
이외에도 LG엔솔도 ESS 사업도 합니다.
여기도 컨테이너 박스 형태로 납품하는 시스템이 있는데 주로 미국에 납품한다고 해요. 아시는 분은 아시겠지만 미국은 이미 신재생 에너지 특히 풍력발전기가 엄청 많고 여기서 생산하는 전기가 미국 전기의 반 이상을 차지한다고 해요. 그래서 ESS가 필요한데 그런 곳에 납품하죠. 물론 여기도 각종 열폭주에 대해서 대비하는데 그 대비가 놀랍더라고요. 배터리팩 하나가 불이 나면 그 연기를 감지하고 열이 오르면 뒤에 있던 유리관이 깨지면 그 배터리팩에 집중적으로 물을 넣어서 열을 낮춰서 끈다고 해요.
LG엔솔의 미래 먹거리는 리튬황 배터리입니다. 삼성SDI가 전고체 배터리에 사활을 걸었다면 LG엔솔은 전고체 배터리도 하지만 동시에 리튬황에 투자하고 있어요. 리튬 이온 배터리는 3온계 배터리라서 MCA라고 해서 망간, 코발트, 알루미늄 또는 니켈까지 넣어서 4온계를 하는데 이 금속 물질 가격이 아주 비쌉니다. 이 MCA 자원은 수요가 많아서 가격이 오르는데이걸 황으로 대체합니다. 황은 석유 탈황 시설에서 쉽게 추출할 수 있고 지금은 막 버리는 수준이라고 해요.
리튬황 배터리의 장점은 엄청 많아요. 가격 싸죠. 무게도 가벼워요. 그래서 위 사진 왼쪽이 리튬황 배터리인데 가벼워서 올라가 있습니다. 여기에 배터리의 약점인 저온에서도 작동해요. 너무 장점만 많아서 놀랬어요. 옆구리 찌르면서 단점이 없냐고 물으니 그제야 사용 사이클이 짧은 것이 단점인데 연구해서 늘려나가고 있다고 하네요. 뭐든 장점이 있으면 단점이 있네요.
물론 이 리튬황 기술을 SK 온도 개발하고 삼성SDI도 지켜보고는 있을 거예요.
규모가 꽤 작았던 SK 온
SK 온은 참 말이 많아요. LG엔솔에서 나간 엔지니어들이 SK 온으로 많이 이동했고 이것 때문에 대판 싸웠다가 SK ON이 돈을 지불하고 마무리되었어요. 그래서 LG 엔솔과 여러 가지로 비슷한 면이 많은데 대표적인 것이 파우치형태의 배터리가 주력이에요. SK는 이번 인터배터리 2023에 다양한 자회사가 출전했습니다. 전기차 충전 시스템을 전문적으로 하는 기업들이 많더라고요.
전고체도 하고요.
다양한 해외 자동차 제조사와 손을 잡고 있고 대표적으로 한국의 현대, 기아차에 LG엔솔과 함께 배터리를 납품해요. 아이오닉 5에 SK ON 급속 충전 가능한 배터리가 들어가죠.
제네시스 전기차인 eGV70에도 들어가고요. 사진에는 담지 못했는데 SK 온은 코발트 사용하지 않는 배터리도 만들고 있어요. 코발트가 좀 비싸야죠. 나오는 나라도 몇 안되어서 휘둘릴 수 있는데 그래서 코발트 뺀 배터리도 개발하고 있네요.
그리고 중국 CATL에서 먼저 시작한 가격은 싸지만 출력 효율이 낮고 가격이 저렴해서 시티카나 배달용 트럭이나 차량에 좋고 화재 위험도 적은 LFP배터리를 SK온, LG엔솔도 만든다고 해요. 처음에는 저걸 누가 쓰냐고 했는데 시장이 커지니 만들고 있네요. 리튬인산철을 사용해서 가격이 저렴합니다.
2차전지 배터리 원재료 공급으로 돈을 쓸어 담을 것 같은 포스코 케미칼
2차 전지 배터리를 제조하는 업체는 늘어날 겁니다. 현기차도 자체 생산하려고 하고 수많은 자동차 회사들이 직접 배터리를 만들 것으로 보입니다. 그렇게 되면 원재료인 각종 배터리에 들어가는 양극재, 음극재, 전해질을 다 만드는 포포스코 케미칼 같은 곳이 뜰 겁니다.
포스코 케미칼은 남미의 리튬 삼각지역에 거대한 리튬 생산 공장을 만들고 있어요. 볼리비아 우유니 소금 사막이 10년 전에는 관광지로만 인기 높았는데 이 소금을 정제해서 리튬을 추출해서 전 세계에 리튬을 납품할 예정입니다. 포스코가 광산을 많이 샀더라고요. 주가도 주가 폭락 시대에도 계속 오르고 있는데 오늘도 9%나 오르고 있네요.
부스에서 그래! 진행시켜로 유명한 이경영 흉내 잘 내는 황제성이 영상 촬영하고 있더라고요. EV 트렌드 코리아 2023도 진행하고 있는데 지면 관계상 여기서 줄이고 따로 소개하겠습니다. 내일까지 하니 관심 있는 분들은 찾아가 보세요.
