현재의 EV용 배터리는 한국과 중국 세력이 높은 점유율을 보인다.

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 전기자동차(BEV) 시장에서 살아남는 방법으로서 가장 중요한 요소가 탑재하는 배터리의 성능이라고 말했다. 배터리는 BEV 제조 비용의 30~40%를 차지하며, 이 비용을 절감하는 것이 BEV의 가격 경쟁력과 직결된다. 그에 더해 배터리의 성능이 항속거리 및 충전 시간의 길이에도 영향을 미친다.

 

그러한 배터리의 중요성 때문에 자동차 회사들은 모두 배터리 조달 전략을 책정하고 실행에 옮기고 있다. 조달 전략을 크게 나누면, (1) 內製, (2) 外製, (3) 배터리 회사와의 합병회사 설립, 이렇게 3가지이다.

 

(1) 내제(內製)를 표명하고 있는 것은 토요타, 폭스바겐, 메르세데스 벤츠, 테슬라, BYD 등이다. 다만, 내제를 결정한 자동차 회사도 내제에만 고집하는 것이 아니라 (2)와 (3)에도 관심을 두고 있다.

 

(2)의 외부 조달처인 BEV용 배터리 회사의 국제 점유율은 아래 그림과 같다. 한국과 중국 세력이 절반을 차지하고 있으며, 일본계 기업 중에서는 테슬라에 공급하고 토요타와도 합병회사를 설립한 파나소닉이 3위로 건투를 보이고 있다.

 

<그림> BEV용 배터리의 점유율(2021년)

 

또한 (3)과 관련해서도, GM은 LG에너지솔루션, 포드는 SK이노베이션, 스텔란티스는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, 오토모티브 셀 컴퍼니(메르세데스 벤츠와 에너지 대기업인 프랑스의 토탈의 합병회사), 폭스바겐은 스웨덴의 노스볼트 등과 연계하여 대형 설비 투자를 실시하겠다고 발표했다.

 

또한 일본의 자동차 회사의 움직임을 확인해 보면, 토요타는 파나소닉에 더하여, 중국에서는 CATL과 BYD, 일본 국내에서는 GS유아사, 도시바, 토요타 직기과 협력 및 연계하여 전지 조달 체제를 마련하겠다고 표명했다. 닛산자동차는 출자하는 엔비전 AESC로부터 배터리를 공급받으며, 혼다도 제휴한 GM의 BEV용 배터리 ‘알티움’을 사용하여 공동 개발한 2개의 BEV 차종을 2024년 모델로 삼아 북미 시장에 투입할 예정이라는 점, 중국에서는 포괄적 전략 얼라이언스 계약을 체결한 CATL과 배터리에 관한 더욱 강력한 연계를 해나갈 것임을 보여주고 있다.

 

전고체 전지 개발

 

BEV의 주요 배터리에서의 발화 가능성이 지적되고 있다.

 

현재 주류라 할 수 있는 배터리는 리튬이온 전지인데, 그 단점도 지적되고 있어, 자동차 회사들은 차세대 배터리를 적극적으로 개발하고 있다. QUICK 기업 가치 연구소에서는 차세대 배터리로서 전고체 전지가 유력하다고 본다. 리튬이온 전지의 전해질(양극과 음극 사이에 위치하며 리튬이온 전지가 왕래한다)은 액체다. 이러한 액체, 즉 전해액은 누출이나 발화의 위험성이 있어, 안전 대책이 필요하다.

 

실제로 리튬이온 전지로 인한 BEV의 발화 사고가 해외에서 잇따라 발생하였다. 그에 더해 리튬이온 전지는 고온 상태가 지속되면 열화가 일어나고, 저온 상태에서는 리튬이온이 움직이기 어려워져 충/방전 반응이 늦어지는 등 작동 온도 범위가 좁아 온도를 관리해야 하기 때문에 비용이 많이 들어간다.

 

전고체 전지로 전환함으로써 발화 리스크를 줄인다.

 

이러한 전해액을 고체 전해질로 전환한 것이 전고체 전지다. 이렇게 전환하면 발화 위험성이 사라지고 작동 온도 범위도 넓어져서 온도 관리를 할 필요가 없다. 전해질의 유력 후보로 거론되는 것은 산화물계와 황화물계의 재료인데, 높은 출력이 가능한 황화물계가 차량 탑재용 배터리에 적합할 것으로 보고 있다.

 

닛산자동차, 토요타, 혼다가 전고체 전지의 도입을 발표

 

그러한 상황에서 닛산자동차는 2021년 11월에 장기 비전 ‘Nissan Ambition 2030’을 발표, 2028년까지 자사에서 개발한 전고체 전지를 탑재한 BEV(전기자동차)를 시장에 투입할 것이라고 표명했다. 자사에서 개발한 전고체 전지는 기존의 리튬이온 전지에 비해 충전 시간이 3분의 1로 단축되며, 에너지 밀도도 2배에 달한다. 전고체 전지의 비용은 2028년에 1kWh당 75달러를 목표로 하며, 그 후 BEV와 휘발유차의 비용을 비슷한 수준으로 만들기 위해 1kWh당 65달러로 낮출 예정이다. 먼저 2024년까지 요코하마 공장에서 시범 생산 라인을 도입할 예정이다.

 

토요타는 닛산자동차의 발표보다 앞선 2021년 9월에 전지 개발ㆍ공급에 관한 설명회를 개최했다. 거기서 토요타가 개발하고 있는 전고체 전지는 이온의 움직임이 간단하고(빠르고) 고전압 및 고온에 대한 내성이 있으며, 고출력, 항속거리 연장, 충전시간 단축이 가능할 것이라고 말했다. 한편 고용량 전지는 장기간 사용하면 고체 전해질과 음극 활물질 사이에 틈이 생겨 수명이 줄어든다는 과제를 갖고 있기 때문에 새로운 재료를 개발 중이다. 과제를 극복하고, 2020년 전반에 먼저 HEV(하이브리드차)에 탑재하고, 그런 다음 BEV로 전개할 예정이다.

 

혼다 역시 2021년 4월의 신규 사장 취임 회견에서 BEC의 높은 제품 경쟁력을 확보하기 위해 전고체 전지를 독자적으로 연구하겠다고 설명했다. 2021년도에 실증 라인에서 생산 기술을 검증하고, 2020년대 후반에 시범적으로 채용할 수 있도록 연구 속도를 높일 것이라고 한다.

 

전고체 전지의 개발은 닛산자동차가 한발 앞선다. 해외와의 경쟁에도 돌입

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 닛산자동차가 BEV에 탑재하는 것에 대해 자신감을 내비치며, 구체적인 성능 수치를 공개한 점을 고려하여 닛산자동차가 전고체 전지 개발에 있어 한발 앞서나가고 있다는 인상을 받고 있다. 하지만 현재까지 아직 차량 탑재용 전고체 전지는 실용화되고 있지 않으며, 단순히 회사에서 하는 설명을 그대로 받아들이는 것은 위험하기 때문에, 향후 차량 탑재용 전지의 개발 동향을 계속해서 지켜봐야 한다고 생각하고 있다.

 

또한 외국의 자동차 회사를 보면, 폭스바겐이 전고체 전지를 개발하는 퀀텀스케이프, 포드와 BMW는 솔리드 파워, 스텔란티스와 메르세데스 벤츠는 팩토리얼 에너지에 출자할 것임을 표명했다. 메르세데스 벤츠는 대만의 프롤로지움과 공동 개발할 것임을 발표함으로써, 국제적인 개발 경쟁이 시작되었다고 할 수 있다. 전고체 전지를 제품화하게 되면, 반격할 수 있는 여지가 있다고 QUICK 기업 가치 연구소는 말한다.

 

BASC 발족

 

현시점에 일본계 기업은 앞서 기술한 바와 같이 차량 탑재용 배터리에서는 존재감이 작지만, 이를 타파하려는 움직임이 존재한다. 2021년 4월에 BASC(전지 공급체인 협의회)를 발족한 것이 그 증거다. 회원 기업으로는 도시바, GS유아사, 파나소닉과 같은 배터리 회사뿐 아니라 배터리의 재료를 취급하는 도레이, 아사히카세이, 스미토모 금속 광산, 종합상사 미츠이 물산, 미쓰비시 상사, 자동차 회사인 닛산자동차, 토요타(앞서 기술한 배터리 자회사 2곳이 참가함), 혼다까지 유력 기업이 다 모여 있다. 국제적인 경쟁력을 강화하기 위한 정책 제언을 실시하며, 전지 공급체인 전체의 발전을 꾀하고 있다.

 

또한 일본 정부도 ‘그린 성장 전략’에서 성장이 기대되는 분야로서 차량 탑재용 배터리를 언급했다. 차량 탑재용 배터리를 양산하려면 소재부터 제조까지 거액의 투자가 필요하며, 중국에서는 정부의 두터운 보조금으로 인해 전지 사업을 확립시키고 있다. 일본에서도 정부와 산업계가 하나가 되어 행동함으로써 점유율을 회복할 수 있을 것으로 기대된다.

 

구독형 결제에 대응하는 배터리 교환식으로의 움직임에도 주목

 

중국의 신흥 BEV 전문 회사의 NIO가 적극적으로 임하는 배터리 교환식

 

마지막으로 소개하고자 하는 것은 현재 주류인 리튬이온 전지의 단점을 보완하는 새로운 시책인, 배터리 교환식이다. 배터리 교환식을 채용하면, 구독 형식으로 결제함으로써 초기 차량 판매 가격을 낮출 수 있고, 장시간의 충전에서 해방될 수 있다.

 

배터리 교환식은 중국의 신흥 BEV 전문 회사 NIO가 적극적으로 임하고 있다. 당사는 2021년 12월에 개최된 ‘NIO DAY 2021’에서 733개의 배터리 교환 스테이션을 설치했다고 발표했다. 지금까지 550만 번 이상 배터리를 교환한 실적이 있으며, 이는 평균적으로 하루에 2만 번 이상, 4.2초에 한 번, 배터리가 교환되었음을 의미한다.

 

중국에서 배터리 교환식의 인프라 정비를 검토할까

 

BEV용 배터리 대기업인 중국 CATL도 2022년 1월에 배터리 교환 솔루션 ‘EVOGO’를 발표했다. 중국의 10개 도시에서 먼저 서비스를 시작할 예정이다. 판초콜릿처럼 생긴 항속거리가 200km인 교환식 배터리를 개발했으며, 전 세계에서 시판되고 있는 BEV 플랫폼에 기반한 차종의 80%와 호환된다. 배터리 교환 스테이션은 자동차 3대의 공간이면 설치할 수 있고, 배터리를 한 번 교환하는 시간은 1분이면 충분하다.

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 차량 탑재용 배터리에서 국제적인 점유율을 보이는 CATL이 배터리 교환식에 정식으로 진출하겠다고 표명함에 따라, 중국 시장이 배터리 교환식 인프라를 정비할 가능성이 크다고 보고 있다. 만약 배터리 교환식이 보급되면, 앞서 기술한 전고체 전지를 개발할 필요가 없기 때문에 그 동향에 주의해야 한다.

 

이륜차의 배터리에서는 대만의 고고로와 혼다에 주목해야 한다.

 

이륜차에서도 배터리 교환식을 채용하려는 움직임이 있다. 대만의 고고로가 앞서고 있는데, 혼다 역시 적극적인 자세를 보이고 있다. 혼다는 탈착식 가반 배터리 ‘모바일 파워 팩’를 개발했다. 실증실험은 필리핀, 인도네시아, 인도에서 실시했다. 이러한 실증실험의 결과를 고려하여 2022년 초부터 인도에서 전동 삼륜 택시를 대상으로 전지 용량을 늘린 신형 ‘모바일 파워 팩 e:’를 사용하여 배터리 쉐어 사업을 시작했다.

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 동남아시아와 인도에서 이륜차의 점유율이 높은 혼다가 본격적으로 나서면, 해당 지역의 이륜차에 배터리 교환식이 보급되어, 배터리 교환 스테이션이 널리 정비될 것이라고 본다. 장기적으로는 그 인프라를 이용하여 사륜차에도 전개할 것으로 예상되기 때문에, 앞으로의 동향을 주목할 것이라고 한다.

 

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