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[Motoroid / Report]

전기차 보급 확대와 수요 증가에 따라 전기차 배터리에 쓰이는 리튬, 코발트, 니켈 등의 수요도 함께 급증, 원료 가격도 급상승하고 있다. 

이에 가격 상승을 우려하는 배터리 제조업체들은 이들 금속의 사용량을 줄일 수 있는 대체품 개발에 속도를 내고 있으나 당분간은 배터리 가격 인상이 불가피할 전망이다. 

자재 시장조사업체인 벤치마크 미네랄 인텔리전스에 따르면, 리튬 가격 지표인 탄산리튬의 중국 가격은 8월 중순 시점에 톤당 8만8,000위안(1,596만 원)으로 전년비 2.2배나 상승했다.

특히 코발트의 유럽 현물 가격도 파운드당 25달러로 전년 대비 70%나 상승했고, 니켈 가격지수인 런던금속거래소 3개월 물 선물도 톤당 1만8,500-1만8,900달러로 전년 대비 30%나 상승했다.

전기차 가격이 가솔린 엔진차와 비슷한 가격대에 도달하려면 전기차 원가의 약 40% 가량을 차지하고 있는 배터리 가격이 kWh당 100달러 수준으로 낮아져야 하지만, 최근 배터리 가격은 kWh당 120-130달러 선을 유지하고 있다. 전기차 가격 역시 동급 가솔린차 대비 여전히 비싼 수준을 웃돌고 있다.

배터리용 금속 가격 상승은 전기차의 강력한 수요와 맞물려 있다. 국제에너지기구(IEA) 추산에 따르면 지구온도 상승을 2도 이내로 통제하는데 필요한 리튬수요는 2040년까지 2020년의 42배, 코발트는 21배, 니켈은 19배가 더 필요한 것으로 나타났다. 때문에 이들 원자재를 대체할 수 있는 물질이 개발되지 않는 한 가격이 폭등할 가능성이 높다.

이에 따라 자동차 및 배터리업체들도 독자적인 자원 확보에 나서고 있다. 중국 CATL은 지난 4월 콩고민주공화국에 코발트 광산을 소유한 중국기업에 투자했고, 테슬라도 미국 네바다주에서 리튬을 포함한 점토 매장지에 대한 권리를 획득했다. 하지만 신규 광산 개발부터 생산까지는 평균 10년 이상의 시간이 소요되는 것으로 알려져 있다.

업계에서는 당분간 전기차 가격 인하가 쉽지 않을 것으로 내다보고 있으며, 배터리 재활용과 대체 배터리 개발이 전기차 보급의 최대 관건이 될 것이라는 견해를 내놓고 있다.

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현대차가 오는 2030년 차세대 전고체 배터리를 양산화한다. 

전고체전지는 액체 타입의 리튬이온배터리와 달리, 열이나 강한 외부 충격에도 폭발하지 않는다는 이점이 있다. 또 전고체전지 탑재시 출력과 전기 저장량을 기존보다 2배가량 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.

현대차는 2021년 1분기 경영실적 컨퍼런스콜에서 중장기 전기차 경쟁력 제고 방안을 발표했다.

현대차는 글로벌 전기차 수요가 오는 2025년 1천만대를 상회할 것으로 예상됨에 따라 전기차 라인업을 올해 8개에서 2025년 12개 이상으로 확대하고 글로벌 판매량을 올해 16만대에서 2025년 56만대까지 대폭 늘린다는 계획이다.

그 일환으로 현대차는 현대차그룹의 전기차 전용 플랫폼인 'E-GMP'를 기반으로한 전기차를 잇따라 출시할 예정이다.

현대차는 올해 첫 전용 전기차 아이오닉5를 투입했으며 내년에 중형급 전기세단인 아이오닉6를 선보인다. 아이오닉6는 전용 플랫폼인 E-GMP를 기반으로 하며 지난해 3월 온라인으로 최초 공개된 프로페시의 디자인 요소가 반영된다. 프로페시는 공기 역학적이고 흐르는 듯 우아한 실루엣의 디자인과 뛰어난 공간성이 특징이다.

이를 위해 현대차는 2년마다 에너지 밀도를 높인 차세대 배터리를 선보일 예정이다.

현재 탑재되고 있는 배터리는 에너지 밀도가 600Wh/L 초반인 3세대이며 오는 2023년 에너지 밀도가 600Wh/L 후반인 4세대 배터리를, 2025년에는 에너지 밀도가 700Wh/L 중반인 5세대 배터리를 출시할 예정이다.

관련해 현대차는 LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI 등 국내 3사 배터리 업체 등과 협업해 시장의 요구를 반영한 최적의 배터리를 개발하고 이를 내재화할 방침이다.

또 현대차는 여러 배터리 업체와의 전략적 협업 등을 통해 기술과 제조 경쟁력을 확보해 전고체 배터리를 개발한다는 계획이다.

이를 통해 현대차는 오는 2025년 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 시범 양산하고 2027년 전고체 배터리 양산을 위한 준비 작업에 돌입하며 2030년 본격적으로 양산할 계획이다.

전고체 배터리는 양극과 음극, 전해질이 모두 고체이기 때문에 화재 위험성이 낮은데다 에너지 밀도를 증가시켜 배터리가 무게에 비해 전달할 수 있는 에너지를 늘릴 수 있어 리튬이온배터리의 대안으로 떠오르고 있다.

이 때문에 현대차뿐만 아니라 BMW, 폭스바겐, 퀀텀스케이프, 토요타, 삼성SDI, 테슬라, 대만의 폭스콘 등이 전고체 배터리 개발에 뛰어들었다.

해결해야 하는 문제가 많다. 리튬이온배터리의 개발자로 2019년 노벨 화학상 수상자인 마이클 스탠리 위팅엄박사는 “전고체 배터리를 만드는 데 있어서 최대의 과제는 저온에서도 300마일(482km) 이상의 항속거리를 유지하면서 높은 에너지 밀도와 급속 충전, 긴 수명주기를 동시에 충족시켜야 한다”고 말했다.

한편 전고체전지를 두고 펼치는 글로벌 기업들의 경쟁은 갈수록 치열해질 전망이다. 

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미국 제너럴모터스(GM)가 오는 2035년부터 내연기관차 생산 및 판매를 중단한다고 선언했다. 

GM은 보도자료를 내고 “우리는 2040년까지 글로벌 제품 및 운영에서 탄소 중립에 도달하기 위해 2035년부터 내연기관차의 생산 및 판매를 중단할 예정”이라며 “그 이후부터는 전기차만 생산한다”고 밝혔다.

이를 위해 2025년 까지 전기차분야에 270억달러(약 29조원)을 투입, 약 30종의 전기차를 출시해 미국 라인업의 40%를 순수전기차로 채울 계획이다. 그 일환으로 GM은 고급브랜드인 캐딜락의 전 라인업을 전기차로 전환하는 계획을 당초 계획했던 것보다 5년 빠른 2025년까지 앞당기는 등 전기차 개발 속도를 높인다는 방침이다.

여기에 GM은 LG에너지솔루션과의 합작법인인 얼티움 셀즈의 배터리 생산능력을 계획했던 것보다 더 높이기 위해 새롭게 추가한 투자금액 70억달러(7조6,860억원) 중 상당 부분을 얼티움 셀즈에 투입할 예정이다.

GM과 LG에너지솔루션은 단계적으로 총 2조7천억원을 투자해 얼티움 셀스의 연간 배터리 생산능력을 30GWh까지 확보할 계획이다. 이는 50만대 차량에 탑재할 수 있는 양이다.

이곳에서 생산되는 얼티움 배터리는 대형 전기 픽업트럭 GMC 허머를 비롯해 캐딜락의 차세대 전기차 리릭 등 GM의 차세대 전기차에 탑재될 예정이다. 또 GM이 혼다차와 공동개발 중인 차세대 전기차에도 적용될 것으로 보인다. 이 전기차는 혼다 브랜드를 달고 판매된다.

그러나 세계 최고 전기차업체로 부상한 테슬라를 넘기에는 역부족하다고 판단해 전기차 투입 계획을 앞당기고 생산량을 늘리기 위해 배터리 생산능력을 계획했던 것보다 더 확대하는 것으로 보인다.

또 GM은 2035년까지 59개국 350개 사업장에 필요한 전력을 풍력, 태양광, 매립가스 등 100% 신재생에너지에서 충당할 계획이다.

그 일환으로 GM은 미국 테네시주 스프링힐 공장을 2022년 후반부터 100% 태양에너지로 가동한다. GM이 이 공장을 선택한 것은 규모가 큰 데다 친환경적으로 조성됐기 때문이다.

이 공장의 면적은 2,100에이커(구 약 257만평)로 GM의 북미 생산 거점 중 최대 규모이며 GMC 아카디아, 캐딜락 XT5와 XT6를 생산하고 있다.

스프링힐 공장 면적 중 700에이커(약 86만평)이 농업 전용으로 활용되고 있으며 100에이커(약 12만평)는 야생동물 서식지 협의회로부터 인증을 받을 정도로 잘 조성된 야생동물 서식지 및 습지다.

GM은 현재 건설 중인 미시시피 주 론즈 카운티의 태양광 발전소에서 최대 100MW의 태양광 에너지를 조달해 스프링힐 공장에 공급한다. 이는 1만8천가구가 연간 소비하는 전력량과 맞먹는다.

메리 바라 GM CEO는 “우리는 전세계 정부 및 기업과 합류해 더 안전하고 친환경적이며 더 나은 세상을 만들기 위해 노력하고 있다”며 “다른 사람들이 이를 따르고 우리 산업과 경제 전체에 중대한 영향을 미치도록 권장한다”고 설명했다.

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전기차 가격이 2023년에는 가솔린차 수준까지 떨어질 것이라는 전망이 나왔다. 

현재 전기차는 내연기관차 대비 다소 비싼 가격에 판매되는 탓에 보조금 없이는 내연기관차와 가격 경쟁을 펼치기 힘든 실정이다.

한 예로 현대차 코나 EV의 가격은 4,800만 원 수준으로, 동종 가솔린 모델 보다 2,500만 원 가량 비싼 가격에 판매되고 있다.

전기차 가격을 좌우하는 요인은 전체 가격의 40% 가량을 차지하는 배터리 팩이 꼽히는데, 배터리 팩 가격은 최근 들어 빠르게 하락하고 있어 주목된다. 

배터리 팩 가격은 2017년 210달러에서 2018년 180달러, 현재는 평균 130달러까지 크게 감소했다. 

벌룸버그 NEF는 배터리의 kWh당 평균 가격이 2023년에 101달러를 기록할 것으로 예상하고 있으며, 이는 전기차가 동급 가솔린 구동차량과 동일한 가격대를 유지할 수 있는 것을 의미한다고 밝혔다.

이 정도의 배터리 가격은 전기차에 대한 각국 정부의 보조금 없이도 동급 가솔린. 디젤차와 같은 수준의 전기차가 나올 수 있다는 것으로 해석된다. 

일각에서는 당장 내년에도 100달러 미만의 배터리가 나올 수 있다는 전망도 나온다. 실제로 GM과 LG에너지솔류션이 개발한 파우치 배터리 단가는 100달러 미만으로 알려져 있다.

또 ​벌룸버그 보고서는 2030년에는 배터리 팩의 평균가격이 kWh당 58달러에 이를 것이라며, 이는 몇 년 내 상용화될 고체 배터리가 주도할 것이라고 밝혔다.

배터리 팩 가격하락의 주요 원인으로는 매출 증가와 제조비용 하락, 양극재 가격 및 새로운 팩 디자인으로 인한 생산 확대 등이 꼽히고 있다.

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