5화. 자동차업계 이슈 진단

■ 국내 업체들 입장에서 중국의 추격은 얼마나 위협적인가?

○ 리튬이온 배터리는 한국과 일본 업체들의 주된 영역인 고밀도 고가의 삼원계(NCM, NCA) 배터리와 중국 업체들의 주된 영역인 저밀도 저가의 리튬인산철(LFP) 배터리로 나뉘어지며, 현재 중국 상위 업체들이 가성비를 무기로 거세게 추격 중

• 삼원계 배터리는 양극재 재료로 니켈-코발트-망간(NCM)이나 니켈-코발트-알루미늄(NCA) 배합을 사용하며, 에너지 밀도가 높은 대신 희귀 금속이 포함되어 원가가 높음
  
  - 삼원계 배터리는 니켈 함유량이 많을수록 에너지 밀도가 높다는 점에 초점을 맞추어 니켈 함유량을 높이는 방향으로 기술 진보가 이루어지고 있으며, 중국 최고 배터리 업체인 CATL(닝더스다이)도 삼원계를 생산하지만 기술 면에서 국내 업체들보다 1~2년 이상 뒤처짐
  
  - 중국 배터리 제조업체는 수십 개에 달하지만, 글로벌 시장에서 영향력을 행사하는 기업은 CATL, 비야디 등 상위 몇 개 업체에 불과하며 많은 업체들이 중국 내에서도 자연 도태될 전망

• 리튬인산철 배터리는 양극재로 비교적 흔한 인산철을 사용하기 때문에 삼원계 배터리보다 원가가 저렴하지만, 무겁고 에너지 밀도가 낮으며 저온 환경(겨울철) 성능 저하가 단점. 화학적 특성상 삼원계를 능가하지 못하지만, 기술 격차를 줄이며 가성비를 강화하는 중
  
  - 현재 양산된 제품을 기준으로 가격은 삼원계 배터리가 리튬인산철 배터리셀보다 약 1.2~1.5배 비싼 반면, 단위 무게당 에너지 밀도는 삼원계가 리튬인산철보다 약 1.2~1.5배 높음

•  리튬인산철 배터리의 중국 내수 시장 점유율 둔화에 따른 저가 수출 공세 우려와 CTP·M3P 배터리 등으로의 기술 진보가 진행 중이어서 국내 배터리업계와 자동차업계가 모두 긴장하고 있으며, 국내 업체들도 리튬인산철 배터리와 이를 장착한 전기차를 개발 중
  
  - CTP(Cell To Pack, 셀투팩) 배터리는 셀-모듈-팩으로 이어지는 기존 배터리 제조 공정 대신 셀을 팩으로 바로 연결하는 방식으로 모듈을 없애 부피와 무게를 줄일 수 있음 . 이 기술은 삼원계 배터리에도 활용 가능하지만 현재는 주로 CATL, 비야디 등이 재료 안정성이 높은 리튬인산철 배터리에 활용하고 있음
  
  - 중국 최고 배터리 업체인 CATL는 1회 충전으로 최대 700km를 주행할 수 있는 M3P 배터리를 올해 또는 내년부터 양산할 계획
  
  - M3P 배터리는 망간-아연-알루미늄을 추가한 리튬인산철 배터리로, CATL은 작년에 에너지 밀도가 230Wh/kg으로 NCM(니켈-코발트-망간) 삼원계 배터리(250Wh/kg)에 근접하다고 발표함. 이론적으로 M3P 배터리는 기존 리튬인산철 배터리와 비교해 에너지 밀도가 15~20% 높으면서 제조 비용은 5~6% 안팎의 차이밖에 나지 않는다고 함

■ 결론적으로 국내 전기차 배터리업계는 향후 상당 기간 중국의 추격으로 인한 경쟁 심화 우려보다 수요 증가 이점이 더 클 것으로 전망

○ 배터리산업에서 중국의 약진은 중장기 관점에서 위협적인 것은 사실. 그러나 전기차가 당초 예싱보다 더 빠르게 수요가 증가하고 있고, 주요 국가들의 중장기 보급 계획도 확대되고 있으며 각자 주력의 배터리 특성도 달라 시장이 세분화되어 모두 성장할 가능성이 높음. 결론적으로 향후 상당 기간 경쟁 심화 우려보다는 수요 증가 이점이 더 클 것으로 전망

○ 리튬이온 배터리는 현재 한·중·일만이 양산 경쟁력이 있으며, 배터리 제조업 특성상 이러한 시장 구도가 상당 기간 지속될 것으로 예상

• 배터리 양산 기술은 배터리 성능과 안전성(화재) 면에서 매우 까다롭기 때문에 많은 시행착오를 거쳐 터득한 제조 공정 노하우와 빅데이터가 중요하며, 지금도 기술 진보가 계속되고 있어 유럽, 미국 등 후발주자들의 추격이 용이하지 않음
  
  - 배터리 양산 업체들은 모두 많은 초기 불량을 수정하면서 현재 수준에 다다른 것이므로, 차세대 전지 개발에서도 유리한 고지를 점령할 있음

○ 리튬인산철은 중저가, 삼원계는 중고가 시장에서 주로 활용될 전망이며, 글로벌 자동차 수요가 집중된 중위도 선진국에서는 주로 삼원계가 채택될 가능성이 높음. 게다가 미국과 유럽은 IRA(인플레방지법)와 RMA(핵심원자재법) 등을 통해 산업 안보 차원에서 중국 배터리 업체들에 대한 견제를 강화하고 있음

• 중국 리튬인산철 배터리의 추격이 거세지만 삼원계 배터리도 기술 진보가 진행 중이며, 에너지 밀도와 저온 환경 성능 저하의 근본적인 약점 때문에 중국을 제외하고 자동차 수요가 많은 중 위도 선진국의 중고가 시장과 온대기후 지역에서는 삼원계가 주로 채택될 가능성이 높음
  
  - 차종별 비중과 차종 크기 비중, 기후 환경 등을 고려할 때, 향후 미국과 유럽 시장에서 리튬인산철 배터리를 탑재한 전기차 비중은 10~30% 이하로 전망
  
  - CATL은 리튬인산철과 삼원계 모두 생산하는데, 작년 유럽 판매량 가운데 리튬인산철 배터리 비중은 약 11%
  
  - 선진국이나 온대기후 지역에서도 운전자에 따라 주행거리가 짧더라도 가성비가 좋은 배터리를 원하는 소비층은 존재할 것으로 전망

• 최근 언급되고 있는 나트륨 배터리는 차세대 배터리라고 보기 어려움. 양극재로 리튬 대신 저렴하고 흔한 나트륨을 사용해 리튬인산철보다 가격이 저렴하고 저온에서 효율이 높은 대신 화학적 특성상 리튬인산철보다 에너지 밀도가 낮음. 저가형 모델에만 리튬인산철 시장을 보완하는 대체재로서 활용 가능할 전망
  
  
• 한국 전기차 업체들도 공식적으로 리튬인산철 배터리 개발에 나섰으며, 쌍용차(KG모빌리티)는 국내 최초로 비야디 리튬인산철 배터리를 탑재한 전기차 토레스 EVX를 올 하반기 출시할 예정. 현대기아도 CATL 리튬인산철 배터리를 탑재한 중저가 전기차 모델을 개발 중인 것으로 알려짐
  
  - 다만 중국 업체들이 삼원계에서 국내 업체 수준을 따라오기 쉽지 않은 것처럼 국내 업체들도 리튬인산철에서 단기간에 CATL, 비야디 수준을 따라가기는 쉽지 않을 전망
  
  - 이 밖에 테슬라, 폭스바겐, BMW, 스텔란티스, 포드 등 주요 자동차 업체들도 리튬인산철 배터리 모델 생산을 확대할 계획

○ 독일과 일본 업체들은 전기차 개발과는 별도로 최근 기존 내연기관차에 수소를 활용한 합성석유인 이퓨얼을 연료로 사용해 기존 헤게모니의 연장을 시도 중이나 경제성과 환경성 제약으로 자동차에서의 성공 여부는 불투명

• 이퓨얼(e-fuel)이란 청정수소에 이산화탄소를 고온고압에서 합성해 만든 인공 메탄올·가솔린·디젤 등을 말함. 천연석유와 물성이 거의 같아 기존 내연기관 자동차 시스템에 사용할 수 있으며 이론적으로는 이산화탄소 배출 제로화도 가능
  
  - 이론적으로는 ‘이퓨얼 제조에 투입되는 이산화탄소’와 ‘차량에서 배출되는 이산화탄소’를 상쇄시켜 넷제로를 이룬다는 취지. 청정수소 생산 및 탄소 포집 체계가 완벽히 갖춰지면 이산화탄소 배출량을 제로로 만들 수 있음

• 독일과 일본 업체들은 이퓨얼을 활용해 기존 내연기관 자동차의 헤게모니 연장을 시도하고 있음. EU는 당초 2035년 모든 내연기관차 판매 금지를 결정했으나, 최근 독일·이탈리아 등의 반발로 이퓨얼을 허용하는 방향으로 선회
  
  - 독일은 2015년 디젤게이트 이후 전기차로의 대전환을 발표하고 야심 찬 시도를 계속하고 있지만, 기대 이하의 경쟁력으로 산업 위기감이 팽배. 이퓨얼은 내연기관차 헤게모니의 연장 의도

• 그러나 청정수소(그린수소 및 블루수소)의 높은 생산비용에 따른 경제성 문제와 자동차 배기가스로 이산화탄소가 재배출된다는 환경적 문제로 인해 이퓨얼 자체에 대해 많은 비판이 쏟아짐. 그보다는 차라리 수소를 그대로 이용하는 수소전기차가 더 합리적이라는 비판도 제기
  
  - 그린수소 가격은 현재 2030년대 초중반이나 되어서야 화석연료에 근접할 수 있을 전망
  
  - 실제로 이퓨얼 생산에 투입되는 이산화탄소와 자동차에서 배출되는 이산화탄소는 각기 다른 장소에 존재하기에 많은 비용 소요가 불가피하고, 최종 자동차에서 배출되는 이산화탄소는 그대로 공기 중에 확산되기 때문에 추후 사회적 비용도 훨씬 많이 소요됨
  
  - 이퓨얼 생산에 사용되는 이산화탄소는 공기 중에서 쉽게 얻는 것이 아니고 화학 공정의 포집시설에서 비용을 들여 포집하고 저장 운반해야 함
  
  - 자동차에 사용할 정도로 대량의 경제성 있는 무탄소 청정수소 생산 시스템을 갖추려면 매우 오랜 시간이 필요하고, 이퓨얼 생산에 필요한 이산화탄소 포집 비용과 투입 에너지인 청정에너지 비용도 막대함

• 결론적으로 많은 전문가들은 이퓨얼이 내연기관 자동차 헤게모니 연장의 고육지책에 불과하고, 전기차라는 대안이 이미 대중화 단계에 접어들었으며 자율주행 시스템까지 고려하면 자동차에서 이퓨얼은 과도기 역할에 그칠 것으로 전망

○ 그러나 전기 배터리를 활용하기 어려운 선박이나 항공기는 상당 부분 기존 내연기관 시스템 활용이 불가피하기 때문에 이퓨얼이 대안 연료로 모색되고 있음

• 배터리를 이용한 시스템의 약점은 대형일수록 배터리 중량이 지나치게 거대해 효율이 떨어진다는 점. 따라서 대형 트럭, 선박, 항공기는 배터리를 이용한 전동화(전기모터 이용)가 어려움
  
  
• 기존 대형 선박이나 항공기는 배출 탄소 감축의 일환으로 이퓨얼 개념을 이용한 e-메탄올, e-디젤, e-가솔린, SAF(지속가능한 항공유)의 비중을 확대해 나갈 계획
  
  - 선박의 경우 엔진 연료로 암모니아·수소 사용, 수소·암모니아 전기 선박 등도 추진