우리나라 배터리산업의 전도사 박순혁이사의 책 입니다.
"전기차의 심장은 배터리, 배터리의 심장은 양극재이다."라고 전기차의 개념을 알기쉽게 설명합니다.
우리나라 2차전지산업이 세계의 선두가 되게한 LG의 고 구본무회장, 에코프로 이동채회장,
포스코의 권오준 전회장, 현대의 고 정주영회장의 이야기도 있습니다.
특히 K배터리 주식이 향후 10배 더 성장하는 이유를 구체적으로 설명하고있습니다.
저자는 빅테크의 폭발적인 성장은 끝났고 앞으로 10년은 K배터리 8종목의 보유여부가 중요하다고 합니다.
2차전지산업에 무외한이었던 저에게 전체적인 그림과 향후 전망에 대한 안목을 가지게 된 책입니다.
2023. 2. 20. 발행
K 배터리 레볼루션
박순혁 지음
대한민국 배터리 산업의 전도사
3,500억원의 자금운영을 책임지는 등 30여년 여의도에서 근무
지와인
I. 배터리산업, 이것만 알면 반은 먹고 들어간다.
인류에게 전기차가 내연기관차보다 먼저였다. 스코틀랜드 발명가 로버트 앤더슨의 최초 전기차는 1834년에 발명되어 최초의 내연기관차보다 30년 앞섰다.
최근의 전기차 혁명은 전기차 제조기술이 아니라 배터리 기술의 발전 때문이다. 미래산업의 밀도는 에너지밀도(energy density) 이다. 단위 무게/부피 당 저장된 에너지의 양을 말한다. 에너지밀도=에너지/질량(F/m)=a(가속도) 무게가 같을 때 NCMA 배터리가 LFP 배터리보다 85% 더 많은 에너지를 저장할 수 있다.
이차전지의 4대 소재는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막이다. 일차전지는 충전이 불가능하지만 2차전지는 충전이 가능하고 반복사용이 가능하다. 전기차의 심장은 배터리, 배터리의 심장은 양극제이다. 양극재는 배터리원가의 50%정도이고 기술진입장벽이 엄청나게 높다.
양극제의 재료는 리튬, 니켈, 코발트, 망간인데 리튬의 수요는 급증하고 있다. 값비싼 코발트 비중을 줄인 ‘하이니켈’ 을 만들 수 있는 회사는 전세계적으로 에코프로비엠, LG화학, 엘앤에프, 포스코케미칼 뿐이다. 고려청자의 비색기법은 화학작용을 통한 ‘자연스럽고 은은한 푸른색’인데 양극재를 만드는 기술과 유사하다.
II. 미래를 준비한 4명의 거인
돌아가신 LG구본무회장은 1992년 유럽출장에서 2차전자 샘플을 얻어 럭키금속에 맡긴 것이 우리나라 2차전지산업의 출발점이다. 2001년 11월 경영진들의 사업포기제안을 일축했다. 2009년 GM, 현대기아차와 함께 전기차용 2차전지산업에 진입했다. 대량 리콜사태와 수율문제로 소니도 사업을 포기했는데 30년간 수많은 고난을 겪었다.
에코프로의 이동채회장은 제일모직이 2004년 시작한 양극재 개발사업을 2007년 철수 결정을 했는데 1,000억을 들인 사업을 100억에 살 것을 제안했다. ‘겸손하고, 서민적이고, 사람이 너무 좋고, 눈물도 많은’ 이회장의 뚝심과 혜안으로 이끌었다. `
2018년 포스코는 아르헨티나에 여의도 30배에 달하는 염호의 광권을 구입했다. 2022년3월 포스코그룹은 아르헨티나 움브레 무에르토 염호에서 리튬 상용화공장을 착공했다. 이는 권오준 회장의 염호리튬개발 기술확보에 대한 집념의 산물이다. 권오준 회장이 공학자가 아니었으면 불가능한 일이었다.
1991년 정주영회장은 미국 2차전지업체 오보닉 관계자들과 울산의 연구진들을 불렀다. 정주영회장의 선견지명으로 초기에 수소전기차 시장에 진입했다. 현대는 최고의 전기차 회사이고 수소차 판매에서도 세계 1위를 수년간 유지하고 있다. 수소차는 2028~2030년에 전기차의 지나친 광물의존성, 송배전의 문제 등으로 필요성이 새롭게 대두될 수 있다.
III. K 배터리의 기술 초격차 전략
한국의 배터리는 하이니켈 양극제 기술로 값도 싸고 질도 좋다. 하이니켈 양극제 기술은 전세계에서 에코프로비엠, LG화학, 엘앤에프, 포스코케미칼 뿐이다. 두번째 핵심기술은 배터리 형태인데 배터리의 폼펙터로 일반적으로 원통형이다. 테슬라 모델3에는 원통형 배터리 4,300개가 들어가고 BMW의 iX 모델은 600~700개의 각형 배터리가 탑재되어 있다.
원통형과 각형의 무게와 부피를 줄인 파우치형은 LG 에너지솔루션, SK온만 채택하고 있다. 화재안정성 분야에서도 K 배터리의 기술력이 압도적이다. ‘배터리는 경험산업’ 이라는 말이 그대로 적용된다. 중국에서 2022년 8월까지 보고된 신에너지 엔진 차량화재 신고는 640건으로 우려가 커지고 있다.
전기차 플랫폼은 전기차 전용 제작틀이다. LG와 GM이 상호협력하여 만든 ‘얼티엄 플랫폼’이 현재까지 가장 우수한 것이다. 기종 플랫폼에 비해 원가는 40% 저렴하고 1회 충전에 720km 주행이 가능하다. 2022년 8월 혼다와 LG가 미국에 공동 배터리공장을 짓기로 했다. 테슬라는 S,3,X,Y 등 4개의 모델로 전세계시장을 선점했지만 GM 은 얼티멈 플랫폼을 기반으로 30여종의 전기차로 대응할 계획이다.
IV. 향후 K 배터리의 미래를 좌우할 요인들
전기자동차에 ‘광물의존도’는 문제이고 삼원계 배터리에 망간과 알루미늄은 가격도 저렴하고 쉽게 구할수 있지만 니켈과 코발트는 가격도 비싸고 안정적인 확보가 어려운 자원이다. 광물가격상승으로 배터리가격이상승하고 이에 따라 전기차 가격이 상승할 수 있어서 남은 대안은 수소전기차이다.
2020년대 전기차혁명과 함께 ‘백색석유’ 리튬의 세상이 펼쳐지고 있다. 앞으로 전기차가 10배로 늘어나면 니켈은 100% 추가 생산하면 되지만 리튬은 최소 5배가 필요하다. 스위스 투자은행 UBS는 EU에서 203년까지는 8배, 205년에는 60배의 리튬이 더 필요할 것으로 전망된다. 2018년 포스코그룹은 아르헨티나에 염호 개발권을 3,000억원에 매입해서 2024년에는 리튬을 추출, 생산하는 시설이 완공될 예정이다.
2022년 11월 금양은 콩고에 리튬광산을 개발하고 있다. 미국의 IRA법은 미국의 신재생에너지산업 진흥이고, 전기차사업에 중국을 배제하고 미국과 동맹국위주로 밸류체인을 재편하는 것이다. 그동안 중국은 미국과 같은 패권국가가 되기 위해 일대일로 등 각종 불공정한 처사를 벌여왔다. IRA 법안내용 중 광물과 부품규정을 충족하기 위해 리튬, 전구체, 양극재 등이다. 포스코는 아르헨티나가 미국과 FTA 가 없어서 리튬을 광양으로 가져와서 가공할 계획이다. LG에너지솔루션, SK온 등은 미국과 FTA 체결국인 호주, 캐나다와 협력하여 리튬 장기공급계약을 맺고 있다.
미국의 IRA 법안통과로 자원의 ‘탈중국화’는 선택이 아닌 필 수이다. 앞으로는 민관 상호협력을 통해 자원확보에 나서야 한다. 정부차원의 외교적 노력으로 자원보유국과 파트너관계를 맺어야 한다. 여의도 증권가의 ETF도 중국에서 한국에 관심을 가져야 한다. 외교를 통해 광물자원을 확보하거나 직접 광물 제/정련사업에 뛰어들어야 한다.
V. 배터리산업에 대한 5가지 거짓과 진실
자동차의 근본은 ‘기계기술’이고 전기차는 모터와 배터리가 중심이고 배터리는 ‘화학기술’이다. 따라서 자동차회사가 배터리를 만들기는 어렵다. 전기차 배터리 업계 판도를 바꿀 테슬라의 4680 배터리의 대량생산은 실패할 가능성이 크다. 테슬라는 2030년에 연간 1,000만대를 생산할 것이라고 호언장담했으나 2022년 150만대 생산에 그쳤다.
2021년 GM은 LG와 공동으로 개발한 파우치형 얼티엄 배터리가 기존 배터리 대비 40% 원가절감에 성공했다. 4680 배터리가 얼티엄 파우치형 배터리보다 원가가 낮을 까는 의문이다. 중국의 CATL은 세계최고 배터리 회사가 아니다. 중국시장을 제외하면 LG에너지솔루션이 30.1%, CATL이 18.9%, Panasonic 18.9%, SK온 14.6%, 삼성SDI 11.3%이다. 2002년을 기점으로 한국 52.4%, 일본 33.5% 로 역전했고 시간이 갈수록 격차는 커질 것이다.
전기차용 배터리는 34개월전에 배터리사양이 결정된다. 현재 글로벌 자동차브랜드 판매상위 10개사중 9개사가 LG에너지솔루션의 고객이다. 중국의 기술 중 CTP(Cell To Pack) 기술로 공간활용력을 20% 증가시켰다. 그러나, 2022년 9월 LG에너지솔루션에서 하이니켈 파우치형 배터리에 CTP기술을 적용했다. 배터리 스왑 시스템도 에너지밀도 때문에 나온 고육책이다. 그러나 배터리표준화가 필요하고, 충전시간이 단축되고 있으며, 충전이 스왑보다 저렴해서 성공가능성이 낮다.
리튬을 대체한다는 나트륨배터리 기술은 상용화가 어렵다. CATL이 개발한 기린 배터리는 1,000km를 간다는데 K 배터리의 최신버전은 에너지밀도가 기린 대비 20% 더 높다. LFP배터리는 중국에서만 사용되다 사라질 운명이다. 2022년 10월 기준 LFP배터리의 침투율은 미국 11.7% 유럽 0.9%에 불과하다. K 배터리의 최신버전 울트라 하이니켈 배터리의 에너지밀도는 305/Wh/kg인데 중국 LFP는 165Wh/kg이고 같은 무게일 경우 85% 더 많은 에너지를 저장한다.
VI. K 배터리 주식, 10배 더 성장하는 이유
현재 우리나라 증시1위는 시가총액 360조의 삼성전자이고 LG에너지 솔루션은 120조로 2위이다. 2025~2027년 정도가 되면 LG에너지 솔루션이 1위가 되고 격차가 더 커질 수 있다. 이는 배터리시장의 성장속도와 규모 때문이다. 전기차용 배터리 시장이 2021년 297GWh에서 2025년에 1,40GWh로 성장할 전망이다. 자동차시장은 메모리반도체시장의 규모의 10배로 평가하고 있다.
자동차시장의 규모를 1억대로 보면 중국 2,500만대, 미국 2,000만대, 유럽 1,500만대로 본다. 그러나 배터리규모로 보면 미국은 100kWhx2,000만대=2Twh, 유럽은 60kWhx1,500만대=0.9Twh, 중국 40kWhx2,500만대=1Twh 미국시장이 가장 크다. 미국시장이 제일 크고 이 시장에 배터리를 제공할 업체는 K배터리 업체들이다. K배터리는 향후 3~5년내에 10배 정도 상승할 것이다.
지난 13년간 빅테크 기업인 FANG주식의 상승율은 애플 175배, 페이스북 29배, 아마존 218배, 넷플릭스 400배, 구글 24배 한국의 네이버는 16배, 카카오는 42배, 삼성전자는 12배이다. K 배터리기업의 주가도 대폭상승이 예상된다.
VII. 당신을 부자로 만들어줄 K 배터리 기업
전기차용으로 가장 좋은 배터리 폼펙터는 부피도 적고 가격이 저렴한 파우치 형인데 제조가 어렵다. 높고 깊은 기술적 해자를 가진 파우치형 배터리를 만드는 업체는 전세계에서 LG에너지솔루션과 SK이노베이션 뿐이다. LG에너지솔루션은 첫째, LG화학이라는 전통적인 화학회사에서 시작해서 기초가 탄탄하고 둘째, 파우치형과 원통형 둘 다 생산할 수 있다. SK이노베이션이 보유한 SK온은 기술력이 약하지만 파우치형 폼팩터를 생산할 수 있는 두 회사 중 하나라는 강점이 있다. 다만 46XX 원통형 배터리가 각광을 받으면 삼성SDI도 큰 사업기회가 있다.
우리나라에는 양극재 4대천왕, 에코프로비엠, LG화학, 포스코케미칼, 엘앤에프 가 있다. 엘앤에프는 테슬라에 납품하고 있는데 테슬라가 4680 배터리 내재화에 실패하면서 수주물량이 나오지 않고 있다. 양극재 분야에 가장 많은 경험이 있는 기업은 에코프로비엠이다. 에코프로비엠의 강점은 삼원계 양극재의 양축인 NCM과 NCA 두가지를 모두 생산할 수 있기 때문이다. LG화학은 LG에너지솔루션 지분 81.82%를 가지고 있다. 이 시장가치만 92조인데 LG화학 시총은 44조에 불과하다. 포스코케미칼은 이차전지광물에 대한 밸류체인을 가지고 있는 것이 강점이다.
소비자들이 전기차에서 가장 중요하게 생각하는 것은 주행 거리이고 이는 양극재에 관련된 것이다. 두번째 충전문제는 음극재에 관련된 것이다. 실리콘 음극재에서 나노 신소재의 CNT 도전재 기술이 부각되고 있다. 원자재를 확보한 기업은 에코프로와 포스코홀딩스 이다. 에코프로는 이차전지 핵심소재 리튬, 양극재 전단계인 전구체, 양극재, 폐배터리 리싸이클까지 배터리산업의 전주기를 아우르는 풀밸류체인 완성을 목표로 하고 있다. 미국의 IRA, 유럽의 CRMA 법안으로 광물, 소재 의 확보가 중요한 시점에서 아르헨티나 염호와 리튬 추출기술을 확보한 회사가 포스코 홀딩스이다.
이제 빅테크의 폭발적인 성장은 끝났다. 앞으로 10년은 K배터리 핵심 8종목을 보유하고 있느냐 여부로 투자성과가 결정될 것이다. 앞으로 추가매수는 하겠지만 3년동안 팔지는 않을 것이다.
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