바야흐로 전동화 시대. 탄소중립의 구호와 함께 자동차도, 기계도 전부 전동화의 길을 걷고 있다. 전동화에서 가장 중요한 부품은 누가 뭐래도 배터리다.
이차전지 전문 조사 기관 SNE리서치에 따르면, 작년 전기차 및 ESS 시장의 배터리 판매량은 812GWh, 전년과 비교해 86% 성장했다. 전기차 시장은 1년만에 392GWh에서 690GWh로 76% 성장했고, ESS 시장은 44GWh에서 122GWh로 177%의, 그야말로 고성장을 이뤘다.
이에 따라 세계의 눈이 모이고 있는 이차전지 시장. 우리나라 배터리 회사 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온은 글로벌 시장의 폭발적인 성장의 한 축을 담당하고 있다.
중국을 제외한 글로벌 전기차용 배터리 시장에서 LG에너지솔루션은 점유율 1위의 자리를 지키고 있다. 작년 기준, LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온의점유율을 합하면, 시장 전체의 절반을 넘긴다. 국내 배터리 산업은 지난해 수출액이 전년 대비 15.2% 증가하며 역대 최대 실적을 달성했다.
SNE리서치는 국내 3사의 배터리 사용량을 발표하며 우리 기업들이 성장세를 지속적으로 구현하고 있다고 밝혔다. 지난해 LG에너지솔루션의 글로벌 시장 배터리 사용량은 59.4GWh에서 70.4GWh로 18.5% 늘었고, SK온과 삼성SDI의 사용량도 각각 61.1%, 68.5% 늘었다.
비중국 시장에서 LG에너지솔루션의 배터리 사용량은 전년 대비 22.9% 증가한 65.2GWh로 1위를 지켰고, SK온의 배터리 사용량은 전년보다 65.2% 증가한 27.8GWh로 글로벌 4위를 기록했다. 삼성SDI는 전년 대비 70.1% 증가한 24.0GWh의 사용량을 기록하며 그 뒤를 바짝 쫓고 있다.
이렇게 글로벌 배터리 산업을 이끌고 있는 국내 3사가 한자리에 모였다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온이 국내 최대 배터리 산업 전시회 '인터배터리2023'에 참가해 각각 배터리 기술과 진행되고 있는 사업, 비전을 소개했다.
올해 11회째인 인터배터리는 산업통상자원부가 주최하고 한국배터리산업협회·코엑스·대한무역투자진흥공사(코트라)가 공동 주관한다. 인터배터리 2023은 3월 15일부터 17일까지 사흘간 서울 강남구 코엑스에서 열린다.
모든 것과 연결된 배터리(Battery Connecting To ALL)라는 주제로 열린 이번 전시회는 소재·부품·제조업체 뿐만 아니라 배터리를 수요하는 어플리케이션 업체(전기차, ESS 등)와 재사용·재활용 업체들까지 배터리 전 주기의 생태계를 직접 볼 수 있는 배터리 산업 전문 전시회다.
부동의 1위 LG에너지솔루션
LG에너지솔루션은 ‘혁신 배터리 기술로 지속 가능한 미래 삶을 제시하는 글로벌 리더’를 핵심 주제로 차세대 배터리 및 소재·공정 혁신 기술 등을 선보였다. LG에너지솔루션은 자사 배터리가 탑재된 ‘포드 머스탱 마하-E’, ‘루시드 에어’ 차량을 비롯해 사내 독립기업 KooRoo가 사업화를 준비 중인 배터리 교환 스테이션(BSS·Battery Swapping Station), LFP 배터리 셀 등을 전시했다.
LG에너지솔루션의 전시장 공간 중앙에는 포드(Ford)의 머스탱 마하-E, 미국 전기차 기업 루시드 모터스의 프리미엄 세단인 루시드 에어(Lucid Air)가 관람객들의 이목을 끌었다. 머스탱 마하-E는 포드의 전기차 전환을 이끄는 대표적인 제품으로 지난해 미국 소비자전문지 컨슈머리포트 최고의 전기차로 선정될 만큼 높은 인기를 자랑하는 모델이다.
LG에너지솔루션은 머스탱 마하-E의 주력 판매 시장인 북미와 유럽 제품에 배터리를 공급하고 있다. 머스탱 마하-E가 시장의 큰 인기를 끌면서 LG에너지솔루션은 지난해 폴란드 공장의 포드향 배터리 생산라인 규모를 2배 이상 증설하고, 공급 물량을 확대해 나간다고 발표했다.
루시드 에어도 국내 최초로 소개됐다. 루시드 에어는 전기차 시장에서 슈퍼 루키로 불리는 미국 신생 전기차 기업 루시드 모터스(Lucid Motors)가 선보인 럭셔리 세단이다. 뛰어난 성능과 높은 출력을 자랑하는 프리미엄 제품으로 LG에너지솔루션의 원통형 배터리가 탑재돼 있다.
LG에너지솔루션 전시 부스는 ▲Mobility 존 ▲IT & New application 존 ▲ESS 존 ▲서비스 사업 존 ▲Core Technology 존 ▲ESG 존 등으로 구성됐다.Mobility존에서는 GM허머 등에 공급되는 파우치형 롱셀(Long Cell)을 비롯해 다양한 셀 및 모듈 전시된다.
IT & New application존에서는 휴대폰용 소형 배터리와 자유자재로 구부러지는 프리폼(Freeform)배터리를 비롯해 VR고글등에 사용되는 커브드(Curved)배터리를 선보였다.
ESS존에서는 국내 전시회 최초로 LFP배터리 셀을 선보였다. 해당 셀이 탑재된 전력망 및 주택용 제품도 함께 전시됐다. 이 밖에도 안전성 향상을 위한 전고체 전지와 고에너지 밀도의 경량 리튬황 전지 등 차세대 전지, 소재·공정 혁신 기술이 전시됐다.
한편 지난해 10월 LG에너지솔루션 사내기업으로 출범한 KooRoo는 BSS(Battery Swapping Station·배터리 교환 스테이션)를 선보인다. BSS는 전기이륜차용 배터리팩을 충전이 아닌 교환 방식으로 사용할 수 있도록 해 편의성을 한층 높인 서비스로 올해 사업화를 목표로 하고 있다. 이 밖에도 배터리 미래수명, 최적주행경로 등 차량별 맞춤 서비스를 제공하는 LG에너지솔루션의 전기차 배터리 종합진단 서비스 비-라이프케어(B-Lifecare)도 시연됐다.
LG에너지솔루션 관계자는 “인터배터리 2023 현장에서 관람객들은 LG에너지솔루션의 차세대 배터리 및 소재·공정 혁신 기술 등을 생생히 체험하며 높은 고객가치를 경험할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
꽃피는 연구개발 삼성SDI
삼성SDI는 배터리 브랜드 PRiMX(프라이맥스)로 확대해 나아가는 BoT(Battery of Things, 사물 배터리) 애플리케이션 라인업을 공개하고 차별화된Super Gap(초격차) 기술력을 선보였다.
삼성SDI는 부스 중앙의 Core Technology 존을 중심으로 각형, 원통형, 파우치형 배터리와 버튼 배터리를 비롯해 전기자동차, IT & Wearable, 전동공구, ESS 등 해당 배터리가 탑재된 주요 애플리케이션들로 공간을 구성했다.
Core Technology 존에서 삼성SDI의 전고체 배터리, 혁신적 구조설계, 고효율 급속 충전, 안전 기술 등 배터리 리딩 기업으로서 삼성SDI만의 차별화된 기술경쟁력을 확인할 수 있었다.
삼성SDI의 전고체 배터리는 독자 조성의 고체 전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 무음극 기술(Anode-less)이 특징이다. 삼성SDI는 국내 유일한 전고체 배터리 파일럿 라인의 완공을 앞두고 있다. 회사는 파일럿 라인을 통해 올해 하반기 시제품 샘플 제작을 시작으로 전고체 배터리 개발 완성도를 높이기 위한 다양한 테스트를 진행할 계획이라고 밝혔다.
ESS 존은 최고의 안전성을 위한 직분사 시스템과 수랭식 냉각시스템이 탑재된 삼성SDI의 신규 E5S 모듈과 랙을 전시했다. IT 존과 Power 존을 통해 스마트폰 및 웨어러블 기기와 AI로봇, 전동공구 등 다양한 제품들을 살펴볼 수 있었다. 특히 xEV 존에서는 BMW '뉴 i7', 볼보트럭의 'FM 일렉트릭'이 나란히 전시되어 관람객들의 눈길을 사로잡았다.
BMW '뉴 i7'은 BMW 최초의 순수전기 플래그십 세단이다. 삼성SDI의 P5 배터리(각형)가 탑재된다. P5 배터리는 니켈 함량 88% 이상의 하이니켈 양극재에 실리콘 음극재 기술이 더해져 고에너지 밀도를 구현했다. BMW의 뉴 i7 외에도 iX, i4 등 최신 전기자동차에 탑재되고 있다.
볼보트럭의 'FM 일렉트릭'은 한국에서 국내 최초로 선보이는 첫 대형 전기트럭이다. 해당 차량에는 삼성SDI의 21700 원통형 배터리 2만8000여 개가 탑재된다. 니켈 함량 91%의 하이니켈 양극재가 적용됐으며 상용 트럭 탑재를 위해 고출력, 고에너지 밀도를 구현했다. 볼보트럭은 인터배터리와 함께 개최되는 친환경 모빌리티 전시회 'EV 트렌드 코리아'에 참가해 전기트럭 'FH 일렉트릭'을 전시했다.
손미카엘 삼성SDI 중대형전지사업부 전략마케팅실장(부사장)은 "삼성SDI는 지속 가능한 미래를 위한 배터리 솔루션을 제공하기 위해 노력해 왔다"며"이번 전시회를 통해 삼성SDI의 차별화된 기술 경쟁력을 확인할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
포트폴리오 다변화하는 SK온
SK온이 인터배터리 2023에서 각형 배터리 실물 모형을 처음으로 공개했다. 그동안 파우치형 배터리에 주력해왔던 SK온은 다양한 폼팩터 개발을 통해 완성차 업체의 다양한 요구에 부응, 글로벌 경쟁력을 확대한다는 전략이다. SK온은 시제품 개발이 완료돼, 올해 안에 시제품 생산에 돌입할 예정이라고 밝혔다.
SK온이 만드는 각형 배터리는 빠른 충전 속도가 특징이다. SK온이 올해 초 미국 CES에서 최고혁신상을 받은 급속충전(SF·Super Fast) 배터리는18분 동안 80%까지 충전이 가능하다. SK온의 각형 배터리는 이 속도를 더 높였다. SK온은 기존 파우치형에 각형을 더함으로써, 공급처를 더욱 다양화할 수 있을 것으로 기대된다.
SK온은 이밖에도 지금까지 공개되지 않았던 다양한 셀 포트폴리오를 공개했다. 코발트를 완전히 배제한 ‘코발트 프리’(Co-Free) 배터리와 LFP 배터리까지 공개했다. SK온의 차세대 기술을 담은 전고체 배터리도 처음 실물이 공개됐다.
특히 SK온은 최근 목표 시점을 1년 이상 앞당겨 ‘코발트 프리’(Co-Free) 배터리 개발에 성공했다고 밝혔다. 삼원계 배터리는 코발트가 없으면 보통 구조적 불안정성 때문에 수명이 짧아지는데 이런 결정적인 단점을 극복했다. 또, 고유의 하이니켈 기술로 코발트 프리 배터리의 에너지 밀도 문제를 개선해 주행거리도 확보했다. 삼원계 배터리 소재 중 가장 비싼 코발트 대신 니켈이나 망간을 사용해 가격 경쟁력도 높아질 것으로 전망된다.
LFP 배터리의 경우, 특히 저온(-20)에서 주행 거리가 50~70%로 급감한다는 단점이 있다. SK온은 하이니켈 배터리를 통해 축적한 소재 및 전극 기술을LFP 배터리에도 적용하는 데 성공하면서 이를 70~80% 수준으로 끌어올렸다. LFP 배터리는 삼원계 배터리에 비해 주행 거리는 짧지만 생산 비용이 저렴하다.
차세대 배터리로 연구 중인 전고체 배터리 개발품(Prototype)도 공개됐다. SK온은 높은 에너지 밀도를 갖춘 안전한 배터리를 구현하기 위해 황화물계 전고체와 고분자/산화물계 전고체 배터리를 개발 중이다.
한편 3개 구역 존으로 구성된 전시관 중 첫 번째 구역에서는 배터리 원소재와 파우치, 동박, 셀 등을 제조 순서에 따라 직접 만져볼 수 있었다. 양극과 음극의 접촉을 차단하는 프리미엄 분리막과 분리막을 지그재그로 쌓는 기술인 Z-폴딩 기법 등이 소개됐고, 배터리 셀에서 팩 전체로 화재가 번지지 않도록 열을 차단하는 셀투팩(CTP) 기술도 선보여졌다.
두 번째 구역에서는 배터리 전력을 외부 전자기기에 활용하는 V2L(Vehicle to Load) 사례가 소개됐다. 실제 NCM9은 지난해 말 캐나다에서 폭설로 인한 대규모 정전 당시 픽업트럭 전기차(F-150 라이트닝) 소유주가 차량 배터리로 44시간 전력을 쓰고도 용량이 65%나 남아 화제를 모았다.
마지막으로 세 번째 구역에서 SK온은 배터리 원료부터 생산, 충전, 폐배터리 회수, 재활용에 이르는 배터리 전 생애주기에 이르는 SK온의 친환경 행보와 탄소 배출 넷제로 비전을 소개했다.
SK온 관계자는 “SK온이 현재 세계적인 기술력을 보유한 셀 메이커로 입지를 다졌다면, 앞으로는 포트폴리오 다변화를 통해 고객사의 다양한 요구에 부응하고 글로벌 경쟁력을 더욱 확대할 것”이라고 말했다.
국내 유일 양•음극재 생산 기업 포스코케미칼
포스코케미칼은 ‘풀 포트폴리오 전략’에 기반한 다양한 배터리소재와 차세대 소재 기술을 선보였다. 포스코케미칼은 국내에서 유일하게 양•음극재를 함께 생산하는 기업이다.
포스코케미칼은 전시회를 통해 다양한 양•음극재 제품, 원료-소재생산-리사이클링에 이르는 밸류체인, 차세대 기술을 선보였다. 포스코케미칼은 배터리소재가 전기차 고성능화와 고객의 다양한 니즈에 따라 세분화되고 있는 만큼, 이번 전시에서 양•음극재 제품군 전체를 아우르는 풀 포트폴리오(full-portfolio) 구축 현황을 소개함으로써 기술과 시장의 변화를 선도하는 모습을 적극 부각시킨다는 계획이다.
하이니켈 NCM•NCMA•NCA 양극재를 모두 생산해 글로벌 완성차•배터리 기업에 공급하는 국내 유일 기업에 걸맞게 에너지밀도를 높일 수 있는 하이니켈 양극재는 물론, 보급형 전기차용 리튬인산철(LFP) 양극재, 코발트 대신 니켈 및 망간 비중을 높여 가격경쟁력에 강점이 있는 코발트프리•하이망간 양극재도 함께 선보인다.
음극재는 천연흑연•인조흑연•저팽창 음극재와 에너지 밀도를 높이기 위해 차세대 소재로 개발 중인 실리콘 음극재를 전시했다. 음극재는 배터리의 수명과 충전 성능 등을 결정한다. 전기차 안전성을 높일 수 있는 전고체 배터리용 고성능 양극재와 리튬메탈 음극재 기술 개발 현황도 소개됐다.
한편 포스코케미칼은 광산에서 원료 조달-소재생산-리사이클링에 이르는 포스코그룹 고유의 밸류체인을 모형으로 전시해 주목을 받았다. 전시물을 통해 관람객들은 고품질 소재 생산을 위한 공정 기술과 함께 그룹 차원의 리튬·니켈 등 양극재 원료와 흑연·침상코크스 등 음극재 원료의 내재화된 경쟁력을 한눈에 확인할 수 있었다. 이외에도 현장에서는 2035년 배터리소재 탄소중립 로드맵, 책임광물 관리, 배터리 소재 환경성적표지 인증 획득 등의 ESG 경영 성과도 소개됐다.
포스코케미칼 김준형 사장은 “국내에서 유일하게 양·음극재를 함께 생산하는 기업으로서 안정적 원료 공급망을 기반으로 글로벌 배터리소재 생태계 구축, 제품 다각화, 차세대 소재 개발에 주력하고 있다”며 “친환경 미래소재 대표기업 포스코그룹의 미래 변화뿐만 아니라 친환경 모빌리티 확산을 통한탄소중립 달성 등 시장과 기술의 변화를 주도해 나가겠다”고 밝혔다.
헬로티 이동재 기자 |
