K배터리 레볼루션: 작금의 2차전지 주식시장이 이 책 때문일까?

  '밧데리 아저씨'라고 부르는 박순혁 작가가 한국의 배터리 산업의 우수성과 긍정적인 미래를 그려낸 책이다. 책을 읽으면 요즘 하도 에코프로나 금양 등의 기업들의 주식이 급상승하고 있는 이 시점에 불을 붙인 채 이 책이 아닐까 싶다. 그러면서 이차전지의 간단한 지식과 산업형태 등을 알 수 있는 요긴한 책이어서 간단히 아래에 정리해본다.

2차전지의 핵심: 에너지밀도가 높아야 함!
한국에서 사용하는 NCMA 삼원계 배터리 (니켈, 망간, 코발트에 알루미늄도 들어가곤 한다.)는 중국이 사용하는 LFP (리튬인산철) 배터리에 비해 에너지 밀도가 상당히 높음 (305Wh/kg > 105WH/kg).
물론 LFP가 가격이 저렴하고 안정성 측면에서 낫다고 하지만 결국 상용화를 위해서는 에너지밀도가 높은 것이 중요하다.

2차전지 4대 소재
양극재, 음극재, 전해질, 분리막
이 중에서 양극재가 가장 핵심이다.
1. 기술 진입 장벽이 제일 높고,
2. 배터리원가의 90%를 차지

양극재 분야에서 한국 배터리 기업들이 독보적인 경쟁력을 가지고 있다. (하이니켈 기술)
- 에코프로비엠, LG화학, 엘엔에프, 포스코케미칼

수소차의 미래
전기배터리차량으로 충분할 수 있지만 2028-2030년에 가까워지면 수소차의 필요성이 증대될 것이다. (현대차)
이유로는 1. 리튬을 기반으로 하는 전기차는 지나치게 광물 의존적임. 그러므로 리튬의 공급에 따라서 전기차의 가격이 영향을 받을 수 밖에 없다. 2. 송배전의 문제, 전기차 1대가 한번 사용하는 양이 4인가족 월간 사용량이 맞먹을 정도면 전국에 설비시설을 비슷한 규모로 확충해야하는 과제가 있다.

K배터리 초격차 기술
1. 하이니켈 양극재
NCM 삼원계 배터리의 문제점이 화재안정성과 수명에 있는데 니켈의 함량을 90% 이상으로 하는 울트라 하이니켈을 사용하게 하면 이 단점을 어느정도 상쇄할 수 있게 된다.

2. 파우치형 폼팩터 (form factor)
폼팩터라는 것은 배터리의 물리적 외형을 말하는 것으로 건전지처럼 원통형에서부터 각형, 파우치형으로 점점 외관이 발전되는 중이다.

파우치형 폼팩터는 비정형 형태여서 차량별 맞춤형태로 제공할 수 있다.  LG에너지솔루션과SK온이 가지고 있는 기술로 특히 LG는 GM과 얼티엄 플랫폼 (Ultium Platform) 전기차 구조를 만들어 파우치형 배터리가 전기차 생산의 기초가 될 수 있는 기반을 만들고 있다. (얼티엄 셀즈) SK도 포드와 합작법인 형태의 블루오벌SK를 설립.
* 적어도 전기차에 어떠한 배터리를 사용할 것인지는 34개월 이전에 결정한다고 함.

K배터리의 위험요소
1. 광물의존도가 심함
리튬, 니켈, 코발트, 흑연 등의 광물 공급에 의존할 수 밖에 없으며, 특히 중국이 이러한 광물 수급의 절대적인 역할을 하고 있음 (채굴에서부터 정제련까지.)  광물 중에 리튬의 경우는 대부분의 사용이 배터리에 사용이 되기 때문에 이 리튬 공급이 상당히 중요함. 그런 점에 있어서 포스코가 남미 지역에 리튬 광산을 확보한 것은 그나마 다행임.

하지만 중국의 광물 의존성을 낮추기 위해 리튬 (호주, 라틴 3국), 니켈 (인도네시아), 코발트 (콩고) 생산국들과 상호 발전될 수 있는 외교적 관계를 만드는 것이 중요하며 정제련 기술도 독자적인 친환경 기술을 발전시키는 것이 중요함.
- 현재 전구체 분야는 에코프로, 고려아연, 포스코 등이 포항에 설비환경을 갖추고 있음
- 리튬의 경우에는 스포듀민이라는 광물에서 추출할때 강한 황산을 붓게 되는게 그로인해 생기는 환경문제가 심각함

중국의 배터리 기술에 대한 과대포장을 줄이자
중국 배터리 산업 (CATL)에 주식 투자를 하는 것은 중국이 자본을 늘려 우리 배터리 기술을 쫓아오게끔 만드는 행위나 다름이 없다. 투자사 등에서 과대포장하는 중국 배터리 기술을 쫓아 맹목적인 주식 투자를 하지 않길 바람. 중국의 잘못 알려진 배터리 기술에 대해 아래 살펴보자면,

1. 셀투팩 기술 (CTP)
배터리 구조는 작게 셀에서부터 모듈, 팩으로 단위가 바뀌는데 모듈을 거치지 않고 팩으로 가겠다는 의미이다. CATL에 각형 폼팩터를 사용하기 때문에 가능해진 것으로 물론 공간 활용성이 증대되긴 하지만 LFP의 낮은 에너지밀도를 극복하는데 한계가 있음.

2. 배터리스왑
예전 핸드폰 배터리바꾸듯이 전기차 배터리도 교체하는 식을 '배터리스왑'이라고 한다. 그렇지만 배터리의 무게가 500kg 이상인데다가 충전이 스왑 방식보다 훨씬 저려맣다. 그리고 배터리스왑 방식은 배터리가 형태가 표준화되어있어야만 적용 가능한 방식이고, 중국이 내수용으로 활용하는 것이야 가능하겠지만 국제표준이 정립되어있지 않은 이상 어려운 문제다.

3. 나트륨이 리튬을 대체?
근본적으로 나트륨은 원자량이 리튬의 3배 정도이기 때문에 그만큼 에너지밀도가 낮아질 수 밖에 없다.

저자의 투자회사 추천
배터리 폼팩터
- LG에너지솔루션: 파우치형 배터리 전문이면서도 원통형 배터리 공급 가능, LG화학의 기술이 베이스로 있기 때문에 유리  
- SK이노베이션: SK온 모회사, 투자가치가 저평가 되어있음 (수율을 잡기 위해 아직 영업이익이 낮음)
- 삼성SDI: 46XX 원통형 폼팩터 개발에 능력있음

양극재
- 에코프로비엠: NCM, NCA 둘다 생산 가능
* NCA는 순간 출력과 안정성이 높아 전동공구용에 적합하고, NCM은 장수명, 고용량화에 용이해 전기차에 적합
- LG화학: LG에너지솔루션의 모회사
- 포스코케미칼: 리튬 광산 확보로 원재료에 대한 확고한 밸류 체인을 가지고 있음
- 엘엔에프: 테슬로 4680 배터리 내재화에 직접 납품하기로 되어있었으나 실패하고 있어서 수주 물량이 감소하여 리스크가 있음

* SK 아이이테크놀로지는 우리나라에서 가장 큰 분리막 업체이나 일본의 아사히카세이에 비해 기술, 규모면에서 압도적이라 하기 어렵다

충전
나노신소재: 음극재(충전속도를 높이기 위해 흑연으로 구성된 음극재 안에 실리콘의 함량을 높이는 기술이 필요함) 나노신소재의 CNT (탄소나노튜브) 도전재 기술, 그 중에서 멀리월보다 더 만들기 어려운 싱글월 CNT 기술은 나노신소재가 거의 독점적으로 생산하고 있음

원자재
에코프로: '에코배터리 포항 캠퍼스'에서 배터리 산업의 전 주기를 아우르는 풀밸류체인을 완성
포스코홀딩스: 광양 포스코 캠퍼스
* 더 라스트 퍼즐: 공급망 재편 속 수직 계열화의 힘 보고서를 참고하면 배터리 업체의 수직 계열화가 많이 진전되어 있음을 알 수 있다.


읽으면서 K배터리 시장에 대한 긍정적인 생각을 가질 수 있게 되었고 앞으로 발전가능성도 점점 높게 평가받을 수 밖에 없는 것 같다. 그런 점에서 이 배터리 시장이 최근 각광받고 투자자들이 몰리는 배경에 이 책과 여러 전문가들의 영향력이 무시못할 수준인 것은 틀림없다.