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기획/연재

전기자동차의 핵심 ‘2차전지’

posted Nov 01, 2021 Views 275 Likes 0 Replies 0
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  최근 2차전지에 대한 세계적인 관심이 늘고 있다. 2차 전지가 무엇이고 왜 많은 사람들이 2차전지 산업에 주목하고 있는지 그리고 위험요소는 없는지에 대해 알아보자.


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2차전지의 구조


  1차전지는 충전이 안 되는 전지를 말한다. 방전한 뒤 충전을 통해 본래의 상태로 되돌릴 수 없는 전지이다. 대표적으로 건전지가 있다. 반면에 2차전지는 반복적으로 충전해서 사용할 수 있는 전지를 말한다. 우리가 자주 쓰는 스마트폰의 경우 2차전지가 들어간 제품이라고 할 수 있다. 2차전지를 배터리라고 이해하면 쉽다


  2차전지의 전기 생산 방식은 이온이 음극에서 양극으로 이동할 때 전기가 생성된다. 음극에 있던 이온이 모두 양극으로 이동하면 배터리는 0%가 된다. 충전을 통해 양극에 붙어있던 이온을 다시 음극으로 보내면 배터리는 100%가 된다.

  2차전지의 핵심은 이온의 쉽고 폭발이 발생하지 않아야 한다는 점이다. 현재까지 가장 최적화된 배터리는 리튬이온 배터리이다. 리튬은 지구상에서 수소, 헬륨 다음으로 가벼운 원자이다. 그렇기 때문에 양극과 음극을 보다 쉽게 이동할 수 있다


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리튬배터리와 전고체 배터리 비교


  하지만 리튬이온에는 커다란 단점 한 가지가 있다. 바로 안정성 문제이다. 이러한 안정성 문제는 리튬이온의 구조를 보면 알 수 있다. 앞에서 언급했듯이 리튬이온 배터리는 전해질에 있는 리튬이온이 음극에 저장돼 있다가 양극으로 저장되면서 에너지를 발생시킨다. 전해질은 리튬이온을 양·음극 사이에서 이동할 수 있도록 하는 통로이고 분리막은 양·음극이 만나지 않도록 물리적으로 막는 역할을 담당한다.

 

  양극·음극 활물질, 전해질, 분리막 등은 배터리 4대 핵심요소이다. 이 중 전해질만이 고체가 아닌 액체로 이루어져 있다. 전해질이 액체로 이루어져 있기 때문에 폭발과 같은 사고가 발생할 가능성이 증가한다.

 

  하지만 전고체 배터리의 경우 전해질 역시 고체로 이루어진 배터리이다. 그렇기 때문에 화재가 발생할 가능성은 현저히 줄어든다. 전고체 배터리는 낮은 화재 위험과 높은 에너지 밀도, 빠른 충전 속도로 전기차 생태계를 바꿀 차세대 배터리로 꼽힌다. 전기차의 약점으로 지적되는 주행 거래와 충전 속도를 크게 향상시켜 줄 것이란 기대도 크다.


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전기차 제조 원가 구성 요소


  전기자동차가 주목받는 시대에서 2차전지 산업 또한 주목 받는 이유는 무엇일까? 전기자동차 제조 과정을 보면 알 수 있다. 전기자동차를 제조하는데 배터리 비용이 차지하는 비율은 40~50%로 많은 부분을 차지한다. 전기차를 만들기 위해 개발비, 공장, 노동력 비용을 모두 합쳐도 배터리 비용보다 적게 들어간다는 것이다. 이것이 전기자동차 산업이 성장할수록 2차전지산업 역시 같이 성장하는 이유이다.


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폭스바겐 로고 


  하지만 2차전지 산업에도 많은 위험요소가 있다. 첫 번째 위험요소는 완성차업체의 배터리 독립선언이다. 완성차업체 자체적으로 배터리를 생산한다는 것이다. 대표적인 자동차 기업인 폭스바겐이 배터리 내재화(자체생산)를 선언하며 한국 수주가 유력했던 글로벌 발주량의 30%안팎 물량이 사라진 것으로 확인됐다.

 

  완성차업계가 배터리 내재화를 꿈꾸는 건 당연하다. 배터리는 전기차 생산단가의 40%~50%를 차지하는 절대적 품목이다. 배터리의 성능이 주행거리·내구력·속력 등 전기차 성능의 거의 모든 것을 좌우한다. 배터리를 공급받지 못하면 당장 생산이 막힌다.

 

  하지만 문제는 기술력이다. LG와 삼성, SK 등은 고품질·고부가가치 배터리에 미리 수십 년간 투자해 왔다. 뒤늦게 뛰어들어서 한국 3사나 중국 CATL보다 나은 전고체배터리 수준의 배터리를 만들지 못한다면 내재화의 의미가 없다. 오히려 품질 리스크만 안게 된다. BMW와 포드는 이 때문에 사실상 자체 생산 포기를 선언했다.

 

  한편으로는 이러한 완성차업체의 독립선언은 향후 베터리 공급사태에 맞서 배터리 업계와의 주도권 싸움에서 밀리지 않기 위한 선제적 대응이라는 분석도 제기되고 있다. 전기차 수요가 급증하면 배터리와 같은 핵심 부품의 공급 대란이 벌어질 수 있기 때문이다.

 

  두 번째 위험요소는 후발 주자들의 의한 과잉공급의 문제이다. 2차전지 산업의 열풍으로 수요가 증가함에 따라 그 후발 주자들 또한 증가할 것이다. 그렇게 되면 2차전지에 대한 공급량이 증가하여 열세에 몰릴 수 있다. 반도체 산업의 경우도 마찬가지이다. 반도체 산업이 좋아지고 그에 따라 생산량이 증가하면 과잉공급으로 이어질 수 있다.

 

  하지만 IBK투자증권 전창현 연구원에 따르면 2차전지의 산업 특성상 과잉공급의 문제는 빠른 속도로 이루어지진 않을 것이라고 말했다. 절대적인 자본 투자에도 불구하고 그에 비례한 공급 증가가 쉽지 않은 이유는 신규 시장 참여자들은 생산노하우 부족으로 가동률을 높이기 어렵고 , 기존 업체들은 신규 공장을 증설하는 경우 기본적인 수율을 맞추는데 절대적으로 시간이 필요하기 때문이다. 기존 2차전지 생산 업체더라도 통상 신규 공장에 기술을 전수하는데 최소 1년이 소요된다.


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2차전지 테마 ETF 


  여러 가지 위험 요소가 있음에도 불구하고 2차전지에 대한 투자는 여전히 지속되고 있다. 외국인 투자자의 경우 지난 720일부터 1020일까지 KODEX 2차전지산업 ETF489억 원 순매수했다. 이 기간 수익률은 14.17%에 달했다. 매수 2ETF 역시 2차전지 관련 ETF'TIGER 2차전지테마'로 최근 3개월간 총 232억 원을 사들였다. 이 기간 수익률은 17.91%를 기록했다. 3위는 KODEX 200선물인버스2X172억 원을 순매수했으며 수익률은 15.92%였다. 4위는 TIGER KRX2차전지K-뉴딜로 120억 원을 사들였고 수익률은 6.21%였다. 반면 이 기간 코스피는 6.79% 하락했다. 전체적인 시장은 하락했지만 2차전지 산업의 시장만큼은 큰 폭으로 성장했다.

 

 

  전기자동차가 미래 산업 중 하나라는 것은 이제 누구나 아는 사실일 것이다. 하지만 2차전지산업은 관심이 없다면 알기가 쉽지 않을 것이다. 미래 핵심 산업인 전기자동차와 더불어 2차전지에 대해서도 공부해 보는 것은 어떨까?

 

수습기자 이원재


사진 출처

http://www.mtnews.net/m/view.php?idx=2844

https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=01203766629212920&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y

https://dsst0607.tistory.com/88

https://news.nate.com/view/20210317n42892

https://www.fnnews.com/news/202110241803358860

https://www.hellot.net/news/article.html?no=57332

 

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