우리나라 2차 전지 산업
2차 전지 산업에 관심을 갖게 된 것은 전기차가 보급되면서 우리나라의 배터리 업체들의 기술력이 높아서, 국내 주식 시장에서 LG 화학, 삼성 SDI 등 회사들의 주식이 오르면서 부터였다. 또한 최근에는 POSCO 홀딩스, 에코프로, 에코프로비엠 등의 회사에 대한 개미 투자자들의 사랑이 엄청나다. 이처럼 2차 전지 관련 기업에 대한 성장성과 투자에 개인 투자자의 관심을 불러 일으킨 사람이 바로 이 책의 저자 박순혁 작가이다. 2024년 2월 현재에도 전기차의 시대가 도래할 것인지에 대해 확신을 갖기는 어렵다. 그렇지만 최근 몇 년동안 이상 기후를 실감하면서 지구 온난화 문제로 대비되는 재앙을 막기 위해서는 탄소 배출량을 줄이는 방법 밖에 없다는 생각이 드는 것도 사실이다. 현재 우리나라나 일본 등지에서는 전기차보다는 하이브리드차가 더 인기가 많다. 그러나 이미 유럽에서는 2035년부터 기존의 내연 기관차를 법으로 금지하기 때문에 결국에 전기차의 시대는 올 수 밖에 없을 것이다. 아무리 내연 기관차를 중심으로한 산업 생태계가 크고 관련된 일자리가 많다고 하여도 시대적 흐름을 거스를 수는 없을 것이다. K 배터리 레볼루션을 읽으며, 다시 한 번 전기차 시대에 대한 확신을 하게 되었으며, 또한 이러한 전기차 시대에 핵심은 전기차 제조 업체가 아니라 전기차의 배터리를 생산하는 기업체라는 것을 배우게 되었다. 그동안 CATL로 대표되는 중국의 2차전지 업체들이 우리나라의 2차전지 업체보다 기술력이 우위에 있는 줄 알았는데, 이는 잘못된 생각이었다. 우리나라 2차전지 업체의 기술력은 세계 정상이며, 중국은 절대로 따라 올 수 없다고 저자는 주장하고 있다. 따라서 우리는 우리나라 2차 전지 업체에 대해 자부심을 갖아야 하며, 그들이 당당히 세계적인 기업으로 성장하여, 반도체에 이은 우리나라의 대표적인 산업으로 성장할 수 있도록 정부와 민간차원에서 지원을 해야 할 것이다. 저자의 주장처럼 2차 전지 관련 산업의 주식을 보유하여, 기업과 개인이 모두 기업 성장의 과실을 나누어 가질 수 있다면, 우리나라와 국민에게 가장 바람직한 결과라고 할 수 있다.
2차 전지의 미래
2차 전지(재충전 가능한 전지)는 미래 기술에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다 특히 전기차, 재생 가능 에너지 저장, 모바일 기기 등 다양한 분야에서 2차 전지의 수요가 급증하고 있으며, 이를 위한 기술 혁신과 연구가 활발히 이루어지고 있다. 2차 전지의 미래는 여러 가지 방향으로 발전할 가능성이 크다. 그 주요 전망은 다음과 같다.
1. 전기차 및 친환경 교통수단의 발전
전기차의 핵심 기술: 전기차는 내연기관 차량에 비해 친환경적인 대안으로 각광받고 있으며, 그 핵심 기술인 2차 전지의 성능 향상은 매우 중요하다. 향후 2차 전지는 더 높은 에너지 밀도와 더 빠른 충전 시간을 제공할 것으로 예상된다. 특히, 차세대 리튬이온 배터리(LFP, NCM 등) 외에도 고체 배터리(Solid-state batteries)와 같은 혁신적인 기술이 상용화되면, 전기차의 주행 거리와 효율이 크게 개선될 것이다.
충전 시간 단축: 배터리 충전 속도를 혁신적으로 단축시키는 기술들이 발전하고 있다. 빠른 충전이 가능해지면, 전기차의 사용 편의성이 크게 향상될 것이다. 예를 들어, 10분 내 충전이 가능해진다면, 전기차의 상용화에 큰 변화를 가져올 것이다.
2. 재생 가능 에너지와 에너지 저장 시스템
태양광, 풍력 에너지 저장: 태양광이나 풍력과 같은 재생 가능 에너지는 생산 시간과 장소가 일정하지 않아 저장 기술이 필수적이다. 2차 전지는 재생 가능 에너지를 효율적으로 저장하는 핵심 역할을 할 수 있다. 대규모 에너지 저장 시스템(ESS)은 안정적인 전력 공급을 위한 중요한 기술로 자리잡을 것이다.
장기적인 에너지 저장 기술 발전: 현재는 리튬이온 배터리가 주요 에너지 저장 수단으로 사용되고 있지만, 더 긴 수명과 더 높은 용량을 제공하는 배터리 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 리튬황 배터리(Li-S)나 나트륨 이온 배터리(Na-ion) 등이 가능성 있는 후보로 떠오르고 있다.
3. 배터리 효율성과 지속 가능성 향상
고효율 배터리: 2차 전지는 점차 더 높은 에너지 밀도와 효율을 자랑하는 배터리로 발전할 것이다. 이는 배터리 한 개로 더 많은 에너지를 저장하고, 더 오래 사용할 수 있게 하여 전기차의 주행 거리 증가와 모바일 기기 사용 시간 연장에 기여할 수 있다.
친환경적인 배터리: 현재의 리튬이온 배터리는 일부 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 배터리 제조와 재활용 과정에서 친환경적인 방법을 도입하려는 노력이 증가하고 있다. 예를 들어, 재활용 가능한 배터리 기술이나 유해 물질을 줄인 배터리가 개발될 가능성이 크다.
4. 고체 배터리(Solid-State Battery)의 상용화
고체 전해질을 사용한 배터리: 고체 배터리는 기존의 리튬이온 배터리보다 더 높은 에너지 밀도와 안전성을 제공할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 고체 전해질을 사용하여 화재나 폭발의 위험을 줄일 수 있으며, 더 긴 수명과 빠른 충전 속도를 가능하게 할 것으로 기대된다. 아직 상용화에는 시간이 걸릴 수 있지만, 10년 내에 중요한 기술로 자리 잡을 수 있다.
소형화 및 경량화: 고체 배터리는 기존 배터리에 비해 경량화가 가능하여, 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 이는 전기차나 휴대기기, 심지어 항공기와 같은 분야에도 긍정적인 영향을 미칠 것이다.
5. 배터리 재활용 및 리사이클링
배터리 재활용 기술 발전: 2차 전지의 사용량이 급증함에 따라, 배터리의 재활용과 재사용은 중요한 이슈가 될 것이다. 현재 리튬이온 배터리의 재활용 기술은 발전하고 있지만, 더 효율적이고 환경 친화적인 방법이 필요하다. 배터리에서 금속을 회수하거나, 오래된 배터리를 재활용하여 새로운 배터리를 만드는 기술이 발전하면, 자원의 낭비를 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
배터리의 두 번째 생명: 사용된 배터리는 전기차, 가정용 에너지 저장 시스템(ESS) 등에서 두 번째 생명을 얻을 수 있다. 즉, 배터리의 수명이 다하면, 전력망에 다시 연결되어 여전히 에너지 저장 용도로 활용될 수 있는 가능성이 크다.
6. 에너지 네트워크와 IoT(Internet of Things) 통합
스마트 에너지 관리: 2차 전지와 IoT(Internet of Things) 를 결합하면 스마트 에너지 관리가 가능하다. 예를 들어, 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고, 효율적인 충전과 방전을 자동으로 조절하는 시스템을 구현할 수 있다. 이는 에너지 관리의 효율성을 높이고, 배터리의 수명을 최적화하는 데 도움을 줄 것이다.
7. 소형화 및 휴대성 향상
웨어러블 기술: 2차 전지는 앞으로 웨어러블 기술에 중요한 역할을 할 것이다. 배터리의 소형화와 고용량화가 이루어지면, 웨어러블 기기(스마트워치, 헬스케어 기기 등)의 성능과 지속 시간을 크게 개선할 수 있다.
다양한 전자기기 활용: 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 여러 기기의 휴대성을 높이는 데도 2차 전지가 중요한 역할을 할 것이다. 배터리 기술의 발전은 이들 기기의 성능과 지속 가능성을 높여줄 것이다.
2차 전지의 미래는 매우 밝고, 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어낼 것으로 기대된다. 특히 전기차, 재생 가능 에너지 저장, 소형 전자기기 등에서의 발전은 우리의 생활 방식을 근본적으로 변화시킬 수 있다. 다만, 배터리 기술의 발전은 안전성, 효율성, 지속 가능성 등을 고려한 혁신이 필요하며, 이를 위한 연구와 투자도 계속해서 이루어져야 할 것이다.
테슬라의 한계
이 책을 읽기 전에 테슬라는 미래에도 전기차 업체의 선두 주자의 지위를 유지할 것으로 생각했다. 테슬라의 데이터 수집과 분석력은 경쟁 업체가 따라올 수 없을 정도로 대단해서, 다가오는 자율주행 시대에도 테슬라의 위상은 계속될 것이라고 생각했다.
그렇지만 저자는 테슬라는 이제 곧 다른 자동차 업체들에게 따라 잡힐 것이라고 예상한다. 그리고 GM처럼 다양한 전기차 라인업을 가진 업체가 단순한 라인업의 테슬라를 앞도할 것이라고 한다. 전기차 시대에서 가장 중요한 것은 전기차를 생산하는 능력이 아니라 바로 전기차의 엔진이라고 할 수 있는 배터리(이차전지)를 생산할 수 있는 기술력이다.
K 배터리 업체의 기술력
이 책을 읽기 전까지 K배터리 업체의 기술력에 대해서 정확히 알지 못했다. 전기차 배터리하면 우리나라나 중국이 잘 만든다 정도로 생각했다. 그렇지만, K배터리의 기술력은 중국이 따라오기 힘든 해자가 있다는 것을 알게 되었다. 또한 테슬라 등의 전기차 회사들이 배터리를 생산한다고 선포하였지만, 기술력의 한계로 배터리 생산에 실패하였다. 배터리 생산에는 오랜 경험과 그 경험을 통해 축적된 기술력이 필요한 것이다.
에너지 밀도
저자는 배터리 생산에서 가장 중요한 개념이 에너지 밀도라고 한다. 에너지 밀도는 단위 무게 혹은 단위 부피당 저장된 에너지의 양을 의미하며, 전기차용 배터리에서 에너지 밀도란 통상 단위 무게당 저장 가능한 에너지를 의미한다. K배터리의 에너지 밀도가 중국 배터리의 에너지 밀도를 앞도한다. 에너지 밀도가 높으면, 1회 충전 주행거리가 더 길고, 가속력이 더 빠르고, 짐을 더 많이 실을 수도 있고, 실내 공간이 더 커진다고 한다.
양극재 기술력
LG 화학의 유튜브 동영상에서는 “전기차의 심장은 배터리, 배터리의 심장은 양극재”라는 문구가 있다고 한다. 그만큼 배터리 기술의 핵심이 양극재라는 것이다. 배터리의 4대 소재가 양극재, 음극재, 전해질, 분리막이다. 이 중에서 가장 높은 기술력을 필요로 하는 것이 바로 양극재이다. 따라서 배터리 업체들이 양극재 사업에는 함부로 뛰어들지 못한다고 한다. 양극재 구성 요소 중에서 값비싼 코발트 비중을 줄인 것이 하이니켈이라고 하는데, 하이니켈은 값이 싸고 품질이 뛰어나다. 즉, 하이니켈 기술이란 니켈 함량을 높여서 에너지 밀도가 높은 양극재를 만드는 기술이다. 이러한 하이니켈 양극재를 생상하는 회사가 우리나라의 에코프로비엠, LG화학, 엘엔에프, 포스코퓨처엠이라고 한다. 이 네개 회사 외에는 하이니켈 양극재 기술력을 가진 회사가 없다고 한다. 또한 ‘국가핵심기술’로 지정되어 외국으로 기술 유출이 엄격히 금지되어 있다고 한다.
배터리 원자재의 중요성
저자는 배터리 회사가 전기차 제조사에 비해 값의 위치에 있고, 그 중에서 하이니텔 양극제 업체가 배터리 제조사 중에서도 갑이며, 광물과 소재를 확보한 회사가 ‘갑 중의 갑’이라고 한다. 우리니라 배터리 업체 중에선 에코프로와 포스코홀딩스가 광물과 소재를 확보해서 조달하는 배터리 업계의 ‘갑중의 갑’이라고 한다. 그러나 배터리는 광물 의존적이며, 광물 중에서 리튬은 희귀금속으로 분류될 정도로 매장량이 많지 않다고 한다. 우리나라 기업 중 포스코그룹은 아르헨티나와 리튬을 추출하고 생산하는 개발권을 3,000억 원에 매입하여, 2024년부터 리튬을 생산할 예정이다. 또한 LG 에너지솔류션과 SK온 등 우리나라 배터리 업체들도 호주, 캐나다, 독일 등의 리튬 개발 업체와 장기 공급 계약을 맺고 있다고 한다. 그러나 더 많은 리튬 확보를 위한 노력이 절실히 필요하며, 정부의 지원이 또한 필요하다. 특히 과거 정권에서 자원 외교에 대한 부정적인 인식이 있었던 만큼, 이를 극복하고 리튬 등의 자원을 확보하기 위한 정부 차원의 적극적인 정책적 노력과 여론의 지지가 필요하다고 생각한다.
K 배터리 산업의 발판
포항에는 에코프로 캠퍼스가, 광양에는 포스코 캠퍼스가 건설 중에 있다. 자동차 배터리의 핵심소재인 리튬 – 전구체 – 양극재 – 폐배터리 리사이클링까지 배터리 산업의 전 주기를 아우르는 풀 밸류체인이 포항과 광양에 건설 중이다. 따라서 다가오는 전기차 시대에 전기차의 심장인 배터리 산업을 우리나라가 이끌어 갈 수 있는 든든한 발판이 마련된 것이다. K 배터리 레볼류션을 읽고, 우리나라의 핵심 산업으로 반도체 다음은 이차전지라는 확신을 갖게 되었다. 자동차 산업은 그 규모에서 반도체를 능가하는 업청난 산업인 만큼 k 배터리를 통해서 우리나라가 새로운 전기차 산업의 주인공이 되기를 간절히 바라는 마음이다.