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노스볼트
노스볼트(Northvolt)는 전기자동차용 리튬이온 배터리 기술을 전문으로 하는 스웨덴의 배터리 개발 및 제조업체이다. 2016년 10월에 설립되었으며, 폭스바겐(Volkswagen) 전기자동차 배터리 파트너이기도 하다. 설립자 및 대표는 피터 칼손(Peter Carlsson)이다.
개요[편집]
노스볼트는 2016년 10월 스웨덴에 설립된 배터리 개발 및 제조업체이다. 노스볼트는 2015년에 피터 칼손이 테슬라(Tesla)에서 나와 자동차 산업에 전기자동차 배터리를 공급하기 위해 SGF 에너지(SGF Energy)라는 이름으로 회사를 설립했으며, 이를 2017년에 노스볼트로 사명을 변경했다. 노스볼트는 2020년부터 전기자동차 배터리 생산을 목표로 스웨덴 스켈레프트에 배터리 공장을 두었다. 2020년 5월에는 폴스바겐이 16GWh에서 24GWh까지 증산을 목표로 공장을 직접 건설하여 4억5000만 유로를 투자하겠다고 발표하기도 했다. 7월 16일에는 비엠더블유(BMW)와 2024년부터 배터리를 공급하는 조건으로 20억 유로의 계약을 체결했다. 노스볼트는 불과 3년 5개월만에 직원이 700명을 넘긴 스웨덴의 스타트업체이다. 미국, 스웨덴, 독일, 한국, 중국 등 여러 국가에서 배터리 전문가들이 합류했다.
유럽의 리튬이온 배터리 시장의 규모는 20%에서 25%이며, 이 중 50%는 전기자동차용 배터리와 나머지 15%는 축전 시스템에 사용된다. 노스볼트는 비용 절감과 지속가능성 확대를 위해서 배터리 재활용에도 많은 투자를 계획 중이며, 2030년까지 재활용 원료 비중을 50%까지 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다. 또한, 노스볼트 엣(Northvolt Ett) 공장은 스웨덴 북부 스켈레프테오에 건설 중이고, 제2공장인 노스볼트 쯔바이 공장은 독일 자동차 업체인 폭스바겐그룹과 합작을 통해서 독일 잘츠기터에 건설할 예정이다. 노스볼트 엣은 연산 40GWh 규모로 2021년에 생산이 시작될 예정이고, 노스볼트 쯔바이 공장은 2024년 연산 20GWh로 완공될 예정이다.[1]
연혁[편집]
- 2016년 10월 : 노스볼트 설립
- 2017년 01월 : 초기 자금 1,200만 달러 달성
- 2017년 03월 : 공식 출범
- 2017년 09월 : 샬머스 대학교(Chalmers University) 재활용 프로그램
- 2017년 10월 : 노스볼트 엣(Northvolt Ett) 연구소 설립
- 2018년 02월 : 배터리 모듈 프로토타입 개발
- 2018년 04월 : 베스테로스(Västerås) 연구소 설립
- 2018년 06월 : 노스볼트 엣 환경 허가
- 2018년 10월 : 배터리 시스템 제든(Jeden) 개발
- 2019년 01월 : 공장 3개 운영
- 2019년 03월 : 노스볼트 R&D의 첫 각형 이차전지 생산
- 2019년 04월 : 노스볼트 엣 연간 16GWh 확장, 볼트랙(Voltrack) 개발
- 2019년 06월 : 노스볼트 엣 10억 달러 투자
- 2019년 09월 : 폭스바겐그룹과 20GWh의 노스볼트 쯔바이(Zwei) 공장 설립
- 2019년 12월 : 리볼트(Revolt) 재활용 프로그램 시작
- 2020년 05월 : 볼트팩(Voltpack) 모바일 시스템 출시
- 2020년 06월 : 하이드로(Hydro) 출시
- 2020년 12월 : 생산 능력 개발 및 연구소 확장
특징[편집]
주요 제품[편집]
- 공장
노스볼트 엣 공장은 스웨덴 북부의 셸레프테오(Skellefteå) 지역에 있는 첫 번째 대규모 배터리 공장이다. 활성 물질, 셀 조립, 재활용 및 보조 물질의 제조를 위한 주요 부지로 사용된다. 완전한 친환경 에너지로 가동되며, 연간 생산량은 최소 최소 32GWh까지 증가할 것이다. 향후에는 40GWh까지 확대할 계획이다. 노스볼트의 두 번째 공장이자 폭스바겐그룹과 합작한 쯔바이 공장의 초기 연간 생산량은 16GWh이다.[2]
- 노스볼트 연구소
베스테로스의 위치한 노스볼트의 연구소는 고객과 함께 배터리 셀 및 제조 공정을 검증하고 산업화하는 데 사용되어진다. 연간 350MWh의 배터리 용량을 확장하고 있다. 또한, 노스볼트 R&D도 베스테로스에 위치해있다. 배터리 셀 설계와 개념 검증을 위해서 구축하고 있으며, 2019년에 온라인 사이트로 운영되고 있다. 리튬이온 배터리와 배터리 셀을 개발하고, 제조 및 검증하는데 필요한 모든 용량을 갖추고 있는 시설이다.[2]
- 배터리 시스템 제든
노스볼트의 배터리 시스템 제든은 최첨단 생산 능력을 보유하고 있으며, 배터리 솔루션을 산업화하기 위해 연구 및 개발을 진행하고 있다. 연간 최대 10,000개의 배터리 모듈을 확장할 수 있다.[2]
솔루션[편집]
핵심 배터리 셀 제조업체인 노스볼트는 원통형 21/70 및 프리즘 PHEV2 형식으로 제공되는 1세대 린곤베리(Lingonberry) 화학을 사용하여 고성능 에너지와 전력 및 생명 셀을 제공하고 있다. 노스볼트의 사용자 지정 셀은 특정 애플리케이션에 최적화된 고객 소유의 화학 제품과 셀 설계 및 폼 팩터를 맞춤화했다. 또한, 배터리 시스템은 모듈식 구성 요소와 완전한 확장 가능한 시스템이다. 노스볼트는 배터리 비즈니스 요구를 지원하기 위해서 다양한 볼트랙스, 볼트 블록, 볼트 팩 등 확장 가능하여 완전한 시스템을 제공하고 있다. 노스볼트의 연결된 시스템 및 고객 현장 사용 패턴으로 구성되어 있다. 심층 셀의 추적 기능은 설계 및 제조, 안전과 성능, 소싱, 주기 수명, 예측 유지 보수, 총 소유 비용 등을 지속적으로 개선 할 수 있는 풍부한 기회를 제공한다. 노스블록에는 분산 스마트 복구 인프라, 자동 해체 및 파쇄, 원소 금속을 회수하여 최고 품질로 정제하는 최첨단 하이드로메트 기술 등의 솔루션이 있다. 또한, 노스볼트 엣 공장은 연간 약 25.000t의 배터리 셀을 재활용 할 수 있다.[2]
배터리 재활용[편집]
원자재 채굴과 정제 과정에서 배터리의 온실가스 중 30%가 배출된다. 노스볼트가 배터리에 소모되는 원자재를 가져와 새로운 배터리에 재활용 변경이 가능하다면, 배터리 재활용이라는 급격한 변화로 위기를 해결하는 데에 가장 큰 도움이 될 것이다. 노스볼트의 배터리 재활용 계획을 넘어서 이미 샘플 셀을 제작 중에 있다. 테슬라는 2030년까지 유럽의 차량 배터리 시장을 25% 점유하겠다는 목표로 2019년부터 첫 번째 기가 팩토리를 설립했다. 하지만, 전기자동차 배터리 재활용을 시행하기에는 복잡한 기술적인 문제가 있다. 이에, 배터리 자체를 재활용한다고 해도 노스볼트는 각종 독성 물질과 발화성 화학 물질 등을 가진 배터리 팩을 공장으로 안전하게 가져가야 하는 안전과 규제라는 복잡한 절차를 거치는 과정이 포함된 것이다. 노스볼트의 엠마 네렌하임(Emma Nehrenheim) 수석 환경 관리자는 "배터리 팩이 차량에서 분해될 때마다 안전하게 다루어야 하며, 배터리 팩을 안전하게 다루는 데에는 막대한 비용과 시간이 소요된다"라고 말했다. 배터리가 노스볼트의 재활용 센터로 안전하게 운반된 후에도 배터리 분해와 방전 과정이 이어지지만, 배터리를 잘못 분해하면 폭발한다는 문제가 있다. 배터리에는 리튬, 니켈, 흑연, 망간, 코발트가 들어있으며, 모두 금속과 합금 및 플라스틱에 감싸져 있다. 전체 배터리 방전 과정에서 보관된 에너지는 모두 제거되고, 원하지 않는 열 방출을 막는다. 또한, 배터리 화재나 폭발이 발생할 수도 있다.
배터리 팩의 분해 과정은 대부분 수동으로 처리되지만, 노스볼트가 자동화된 분해 시스템을 설계 중에 있다. 이는 배터리 팩 분해 속도를 높이고 안전성도 강화한다. 기계가 극복해야 할 주된 장벽은 배터리 설계로, 두 개의 배터리가 완전히 똑같은 경우는 없어서 재활용 시설에서는 다른 차량 배터리마다 다른 계획을 세워야만 하는 이유이다. 노스볼트는 배터리가 안전하게 분해된 후에도 셀과 모듈을 다시 한번 셀을 공기가 없는 진공 상태에서 분해한다. 이산화탄소 및 산소와 같은 활성 가스가 셀의 재료를 오염시키지 않고 확인하기 위한 과정이다. 분해된 물질은 다양한 특성에 따라 분류되며, 거대한 체가 더 큰 물질을 모아 작은 물질과 분리하는 동시에 자석이 자기와 비자기 금속을 분리하면 인근 재활용 시설로 운반된다. 엠마 네렌하임은 "재활용 협력 관계에 의존하고 있고, 구리는 노스볼트의 자체 재활용 과정에 포함되지 않았다. 알루미늄도 협력사와 함께 처리하는 대표적인 물질이다"라고 설명했다. 분해된 물질은 밀도와 자력 및 크기에 따라 분류되어 분리된 후에는 흑색 화약 더미만 남게 된다. 흑색 화약은 리튬이온 배터리의 핵심 구성요소인 니켈과 망간, 코발트, 수산화리튬, 흑연으로 구성되어 있다. 흑색 화약은 습식 제련법이라는 과정을 거치며, 습식 제련법은 산성 목욕을 통하여 흑색 화약을 효율적으로 버릴 수 있는 방식이다. 모든 원자재는 흑색 화약과 분리되며, 새로운 전기자동차 배터리를 생성할 경우에는 필요한 성분만 남게 된다.
임페리얼 칼리지 런던의 안나 코레(Anna Korre) 환경공학 교수는 배터리 셀을 재활용할 수 있는 주된 방법 세 가지가 있다고 주장했다. 그중 한 가지 방법인 습식 제련법과 나머지 두 가지 방법은 건식 제련과 직접 재활용하는 방법이다. 건식 제련 재활용은 배터리 셀을 3,000℃인 용광로에서 추출하는 방식이며, 리튬을 모두 잃게 될 수도 있는 강력한 재활용 방식이다. 안나 코레 교수는 "습식 제련은 환경 발자국 측면에서 더 나은 재활용 방식이며, 재활용이 포함되는 과정에서 탄소발자국을 30% 개선할 수 있다"라고 설명했다. 독일 재활용 전문 기업 듀센펠트(Duesenfeld)는 이러한 습식 제련 과정을 통해 배터리를 재활용한다. 반대로, 벨기에 기업 우미코어(Umicore)는 건식 제련을 이용해 재활용한다. 하지만, 노스볼트는 수력 전기를 전부 사용하여 배터리 생산 과정에서 100% 전력을 공급한다는 차이점이 있다. 향후, 노스볼트가 온실가스 배출량을 추가로 줄일 수 있게 된다. 엠마 네렌하임은 "가능한 재활용 비율이 높은 곳을 찾아 탄소 발자국을 줄이려 하며, 스칸디나비아반도 일대에 잉여 수력 발전이 있다"라고 밝혔다.[3]
현황[편집]
- 리드차이나만
2020년 5월 19일, 업계에 따르면 노스볼트는 국내 배터리 장비 업계와 만났다. 그동안에 수주가 이뤄지지 않았던 믹싱과 조립 공정 장비가 대상이다. 일부 업체는 수백억 원 규모의 신규 계약을 추진 중이며, 노스볼트엔 씨아이에스가 코터 장비와 피앤이솔루션이 포매이션 및 싸이클러 장비를 각각 공급한 바 있다. 노스볼트 조립 공정 장비는 중국 리드차이나가 턴키로 물량을 배정받았으며, 조립 공정은 믹싱과 극판 공정에서 만들어진 배터리 소재를 자르고 쌓아 패키징하는 단계이다. 노스볼트가 리드차이나와 맺었던 계약을 파기하고 국내 장비사와 구체적인 논의를 진행하고 있으며, 정황상 리드차이나가 노스볼트의 요구 조건을 만족시키지 못한 것으로 보인다. 노스볼트는 16GWh 규모의 배터리 공장을 4GWh로 나눠 4단계로 추진 중이고, 리드차이나는 1단계와 2단계 조립 공정 장비 대부분을 수주했다. 노스볼트가 국내 장비사에 스태킹(Stacking) 공정용 장비 위주로 논의를 하고 있으며, 리드차이나가 해당 공정을 제대로 구현하지 못한 것으로 추정된다. 하지만, 리드차이나 관계자는 "노스볼트로부터 해당 장비 성능에 문제가 없다는 인증을 받았다"라고 설명했다. 노스볼트는 중대형 배터리로 삼성SDI㈜(Samsung SDI), CATL(씨에이티엘)과 같은 각형을 만들며, 각형 배터리는 양극재와 분리막 및 음극재 등 배터리 소재를 엮어서 말은 젤리롤(Jelly roll)을 주로 사용했다. 에너지 밀도 향상을 위해서는 파우치형 배터리와 같은 스태킹 공정이 적용되는 추세이다. 이에, 유럽은 노스볼트와 PSA그룹(PSA Group) 및 프랑스 에너지 기업 토탈 산하의 배터리 업체 사프트 등이 배터를 생산하고 있다. 개발 수준에서는 어느 정도 기술을 축적했지만, 아직 양산 경험이 부족하다. 대다수의 국내 배터리 장비 업계가 현지에 지사를 설립한 상태이며, 중국도 배터리 셀 업체를 따라 여러 장비사가 진출했다.[4]
- 투자유치
2018년 2월, 독일과 프랑스를 등에 엎고 각국 정부와 유럽 연합 및 대기업들은 지원과 투자 계획을 발표하고 있다. 사프트, 독일의 지멘스, 기계장비 업체 만츠, 벨기에의 화학업체 솔베이 등이 연합하여 고밀도 리튬이온과 전 고체 배터리 등을 개발하기 위해 연합체를 구성했다. 유럽연합(EU)은 2025년까지 유럽 내에 최소 10개에서 20개의 기가팩토리가 필요하다고 보고 설비투자를 유도하고 있다. 이를 위해 유럽투자은행(EIB)이 노스볼트에도 5200만 유로의 자금 대출을 승인했다. 하지만, 급변하는 전기자동차와 모빌리티 시장 및 대규모 시설 투자 등은 자금 투입만으로는 벅차다. 또한, ㈜엘지화학(LG Chem)은 폴란드, 삼성SDI㈜와 SK이노베이션은 헝가리, 중국의 CATL은 독일에 배터리 공장을 설립하기 위해 각각 수조 원의 투자를 준비하고 있는 상황이다. 노스볼트는 2017년 창업 직후에 스위스와 스웨덴의 세계적인 전기 장비 제조업체인 에이비비(ABB)로부터 1,000만 유로, 2018년에 독일의 지멘스로부터 1,000만 유로의 투자를 유치했다. 또한, 폭스바겐그룹 계열사이자 스웨덴의 대형트럭 생산업체인 스카니아도 1,000만 유로를 투자했다.[5]
전망[편집]
- 컨소시엄 구성
2020년 9월 4일, 일본의 DJK그룹은 국내 배터리 장비 사들을 대상으로 유럽 최대 배터리 업체인 노스볼트 장비 수출에 필요한 금융 지원을 제안하며 컨소시엄 구성을 권유했다. 전극 공정을 비롯하여 조립과 후공정 장비 업체 여러 곳이 포함될 것이다. 하지만, 노스볼트 협력사라도 계약 규모가 작은 피앤이솔루션 등은 컨소시엄 참여를 거부하기도 했다. 컨소시엄이 구성되면 일본의 DJK그룹이 이들 기업에 대한 현금을 보증하고, 계약 규모에 따른 수수료는 받는다. 하지만, 국내 장비사들이 DJK그룹에 수수료를 지불하면 그만큼 장비 가격이 오르기 때문에 노스볼트는 컨소시엄 구성을 반기지 않고 있다. 노스볼트에 장비를 공급하기 위해서는 계약금의 30%를 담보로 내야 하고, 노스볼트 계약 규모가 커지면서 담보액도 그만큼 늘어난다. 국내 장비사 상당수가 매출 1,000억 원 이하의 중소기업이다. 현금이 부족하고 계약 규모가 크면 발주(PO)를 몇 차례로 나눠서 진행할 수는 있지만, 발주 시기가 겹치는 경우에는 수출이 어려울 수 있다는 단점이 있다. 이에, 업계 관계자는 "그동안 국내 협력사들이 노스볼트와 직접 거래를 하여 수수료를 주면, DJK그룹을 쓸 필요가 없다. 정부 차원에서 금융권과 함께 환경 프로젝트 자금 조달을 위한 그린본드를 발행하면 일본 상사에 수수료를 낼 필요가 없다"라고 말했다.[6]
각주[편집]
- ↑ 제이슨 tesla, 〈K-배터리 위협 노스볼트, 공장건설에 3.5조 쏜다〉, 《더플러그》, 2020-08-16
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 노스볼트 공식 홈페이지 - https://northvolt.com/
- ↑ ALEX LEE, 〈유럽의 테슬라 경쟁사 ‘노스볼트’, 엉망진창인 전기차 배터리 재활용 관행 수정〉, 《와이어드 코리아》
- ↑ 이수환 기자, 〈폭스바겐 배터리 합작사 노스볼트, 국내 장비 업계 '러브콜'〉, 《디일렉》, 2020-05-19
- ↑ 곽원철 슈나이더일렉트릭 글로벌전략디렉터, 〈(유럽스타트업열전) 자동차업체들이 1조 싸들고 '노스볼트'로 달려간 까닭〉, 《비즈한국》, 2020-07-18
- ↑ 이수환 기자, 〈노스볼트 배터리 장비 수출할수록 日상사 배불린다 '왜?'〉, 《디일렉》, 2020-09-04
참고자료[편집]
- 노스볼트 공식 홈페이지 - https://northvolt.com/
- 제이슨 tesla, 〈K-배터리 위협 노스볼트, 공장건설에 3.5조 쏜다〉, 《더플러그》, 2020-08-16
- 이수환 기자, 〈폭스바겐 배터리 합작사 노스볼트, 국내 장비 업계 '러브콜'〉, 《디일렉》, 2020-05-19
- 이수환 기자, 〈노스볼트 배터리 장비 수출할수록 日상사 배불린다 '왜?'〉, 《디일렉》, 2020-09-04
- 곽원철 슈나이더일렉트릭 글로벌전략디렉터, 〈(유럽스타트업열전) 자동차업체들이 1조 싸들고 '노스볼트'로 달려간 까닭〉, 《비즈한국》, 2020-07-18
- ALEX LEE, 〈유럽의 테슬라 경쟁사 ‘노스볼트’, 엉망진창인 전기차 배터리 재활용 관행 수정〉, 《와이어드 코리아》
같이 보기[편집]
