육둘둘 배터리

SK이노베이션, 배터리 사업 역사 담은 광고물

육둘둘 배터리(622 battery)는 니켈 60%, 코발트 20%, 망가니즈 20%가 함유된 양극재를 사용한 하이니켈 삼원계 배터리이다. 622 배터리(육이이 배터리)라고도 한다. 2021년 상반기 전기승용차 NCM622 배터리 점유율은 22%이다. SK이노베이션은 니켈, 코발트, 망가니즈 각각 6:2:2 비율로 혼합한 양극재를 적용한 NCM622 배터리를 2012년 세계최초로 개발하고 2014년 첫 대량 생산해 전기차에 적용하였다.

이슈

SK이노베이션, 2014년 최초 주장…LG화학, ‘성능상 불가능 2016년 우리가 최초’

현재 육둘둘 배터리를 생산하는 업체는 SK이노베이션과 LG화학이다. SK이노베이션은 2014년, LG화학은 2016년 NCM622를 세계 최초 양산했다고 서로 주장한다. 시점만 보면 SK이노베이션이 최초다.

2014년 출시한 기아자동차 쏘울EV은 SK이노베이션이 공급한 배터리를 채용했다. 쏘울EV는 1회 충전해 148km를 주행할 수 있다. LG화학은 GM과 합작하여 2016년 출시한 쉐보레 볼트EV에 NCM622를 납품했다. 볼트EV는 1회 충전으로 320km를 달린다.

LG화학은 쏘울EV 주행거리를 지적했다. NCM622라면 주행거리가 더 길어야 한다는 주장이다. 280~400km를 기대했다. 또 시장조사기관 SNE리서치 등의 2016년 기준 NCM622 기술 보유 업체 목록에서 SK이노베이션을 찾을 수 없다고 공격했다. SK이노베이션은 셀 개수와 밀도 등에 따라 주행거리는 달라질 수 있다고 반박했다.

2019년 LG화학은 볼트EV와 현대차 코나EV에 NCM622를 판매했다. SK이노베이션은 같은 기간 기아차 니로에 NCM811과 NCM111을 혼합해 출고했다.

양사의 최초 공방은 미국 국제무역위원회(ITC) 등에서 벌이고 있는 소송과 무관치 않다. LG화학은 SK이노베이션이 LG화학 인력을 빼가 기술을 확보했다고 의심하고 있다. SK이노베이션은 1982년 옛 유공 시절부터 배터리 사업에 관심을 가졌다고 강조했다. 세계 최초는 기술 우위를 내세우기 좋은 주제 중 하나다.

배터리 영업비밀 침해 소송을 놓고 법정 분쟁을 이어가던 LG에너지솔루션과 SK이노베이션이 2021년 4월 합의안을 도출했다. 합의에 따라 SK이노베이션은 LG에너지솔루션에 현재가치 기준 현금 1조원과 로열티 1조원 등 총 2조원을 지급하기로 했다. 또 배터리 소송과 관련된 국내외 쟁송을 모두 취하하고 향후 10년간 추가 쟁송을 제기하지 않기로 합의했다. 한편, 두 회사가 2년 넘게 소송을 벌이는 동안 중국 배터리 업체들은 시장을 빠르게 잠식해왔다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 올해 1~2월 중국 CATL은 글로벌 배터리 시장에서 31.7% 점유율로 1위를 차지했다. 분쟁을 일단락 지은 LG에너지솔루션과 SK이노베이션은 미국 내 배터리 설비 투자를 확대하고 있다. LG에너지솔루션은 2025년까지 5조원을 투자해 미국에 배터리 공장 2곳을 신설할 계획이며, SK이노베이션은 3조원을 투자해 조지아주에 1·2공장을 건설 중이다.

적용모델

NCM622 배터리가 탑재된 현대차 코나 일렉트릭

NCM622는 닛산 리프, 현대 코나EV, 재규어 I-Pace, 르노 ZOE, 장성기차 ORA iQ, 쉐보레 볼트EV 등에 탑재된다. 이 모델들은 LG화학과 중국 AESC, 파라시스로부터 배터리를 공급받는다.

현황

세계 최대 전기자동차회사 테슬라가 모든 차종의 스탠더드 모델에 리튬인산철(LFP) 배터리를 장착하겠다고 2021년 10월 발표하면서 글로벌 배터리 시장이 요동치고 있다. CATL, BYD 등 중국 업체가 생산하는 LFP 배터리와 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 3사가 생산하는 니켈·코발트·망간(NCM) 배터리가 치열한 점유율 경쟁을 벌이게 됐다.

LFP 배터리 점유율 급증

2021년 10월 SNE리서치에 따르면 상반기 전기승용차 부문에서 LFP 배터리의 시장 점유율은 24.1%였다. 지난해 상반기(14.8%)보다 약 10%포인트 늘었다. 중국에서 CATL의 LFP 배터리를 장착한 테슬라 모델3와 500만원대인 울링자동차의 훙광 미니EV 판매량이 급증한 영향이다. NCM 계열인 NCM622는 같은 기간 22.5%에서 22.0%로, NCM523은 19.4%에서 16.0%로 하락했다.

그동안 LFP 배터리는 주행거리가 짧아 중국에서만 ‘싼 맛’에 쓰는 제품으로 여겨졌다. 긴 주행거리, 짧은 충전 속도가 필수인 전기차에는 에너지 밀도가 높은 NCM 배터리가 대세가 될 것으로 업계는 예측했다.

그러나 NCM 배터리의 원자재인 코발트, 니켈 가격이 천정부지로 치솟은 데다 폭스바겐 등 완성차회사들이 저가 전기차를 출시하겠다고 밝히면서 LFP 배터리 수요가 크게 늘고 있다. 이에 따라 유럽 배터리업체 일레븐ES는 세르비아에 유럽 최초로 연 16GWh를 생산할 수 있는 LFP 배터리 공장을 짓기로 했다.

소재업체, LFP 양극재 생산 검토

배터리 특징 및 시장점유율 비교

세계적으로 수요가 크게 늘자 국내 업체들도 LFP 배터리와 핵심 소재인 양극재 생산을 추진 중이다. 지동섭 SK온 사장은 “LFP 배터리 생산을 고려하고 있다”고 말했다. LG화학 포스코케미칼 등도 LFP 양극재 사업화를 적극 검토하고 있다. 그동안 NCM 배터리에 ‘올인’했다면 이제 투트랙으로 사업전략을 바꾸겠다는 계획이다. 포스코케미칼은 “LFP용 양극재 개발 등 사업화 방안을 검토 중”이라고 밝혔다. LG화학도 “LFP 양극재 생산을 고려하고 있다”고 했다.

LFP 양극재 기술이 어려운 건 아니다. 다만 공정을 바꾸는 데 1~2년 정도의 시간이 필요하다. 이 때문에 소재업체들은 중국 현지 공장에서 생산하거나 외주를 주는 방안도 고려 중이다. 업계 관계자는 “지금은 국내 생산이 전무하지만 원가가 낮은 LFP의 장점을 무시할 수 없다”며 “중국 업체와의 경쟁에서 우위를 점하려면 가격경쟁력 확보가 관건”이라고 말했다.

중장기 전망

북미 지역 양극재 유형별 사용량 비교

배터리업계에선 단기적으로 LFP 배터리 수요가 늘겠지만, 중장기로는 NCM 배터리가 승기를 잡을 것으로 예상하고 있다. LG에너지솔루션과 삼성SDI가 LFP 배터리 생산을 검토하지 않는 이유다. 대신 니켈 함량을 80~90%로 높인 하이니켈 NCM 또는 NCA 배터리를 생산하기로 했다. 기술 개발을 통해 가격을 ㎾h당 100달러 미만으로 낮추고 주행거리를 늘리는 데 집중한다는 전략이다. LFP 배터리는 소재의 한계로 인해 에너지 밀도를 개선하기 어렵다는 단점이 있다. CATL도 장기적으로 NCM 배터리 생산 비중을 늘릴 계획인 것으로 알려졌다.

8~10년인 전기차 배터리의 수명이 다하는 2027년께부터 폐배터리 재활용 시장이 활성화되면 가격 측면에서도 NCM 배터리가 유리해진다. “NCM은 ㎾h당 23달러의 금속을 회수할 수 있지만 LFP는 4달러에 불과하다”(SNE리서치)는 게 이유다. 유럽연합(EU)은 2030년부터 코발트 12%, 니켈 4%를 의무적으로 재활용하도록 규제할 방침이다.

테슬라도 이달 초 애널리스트 설명회에서 “LFP는 NCM의 에너지 밀도에 도달할 수 없다”며 “10~20년 뒤를 보면 가장 고성장하는 배터리는 NCM일 것”이라고 밝혔다. “LFP는 주행거리가 짧아도 되는 (저가 전기차) 분야에서 활용될 것”이라고 덧붙였다. 중·고가 고성능 전기차에는 NCM, 저가 전기차에는 10~20%가량 저렴한 LFP 배터리로 시장이 양분될 것이라는 시각이다.

참고자료

• 〈“38년 배터리 역사, 이제 미래 향해 달린다”〉, 《동아일보》, 2020-10-13
• 김도현, 〈NCM622 배터리, 세계 최초는 누구?…LG화학 vs SK이노, “우리가 먼저”〉, 《디지털데일리》, 2020-09-25
• SR타임스, 〈‘LG·SK, 배터리 소송 합의’·‘LG전자, '윤석열' 측근 사외이사 선임’〉, 《SR타임스》, 2021-04-18
• 박영민 기자, 〈니켈 함량을 높여라…전기차 배터리 대세는 'NCM523'〉, 《ZD Net Korea》, 2019-08-21
• 김형규 남정민 기자, 〈테슬라가 기름 부었다…더 뜨거워진 韓·中 배터리 전쟁〉, 《한경경제》, 2021-10-22

같이 보기

• NCM
• 하이니켈 배터리
• 양극재
• SK이노베이션
• 팔일일 배터리
• 구반반 배터리

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