LFP배터리 찜한 테슬라·벤츠.. K-배터리 속내는

테슬라, 벤츠 등 글로벌 주요 완성차업체가 LFP 배터리를 탑재하기로 하면서 국내 배터리업계에도 변화가 예상된다. 싱가포르의 한 충전소에서 테슬라 전기차가 충전을 하고 있다. /사진=로이터

전기차 시장이 커지면서 배터리 기술의 표준을 둘러싼 눈치싸움이 치열해지고 있다. 국내 배터리업계는 중국 업체들이 주도하는 LFP(리튬인산철) 배터리 개발에 착수하는 동시에 가격, 에너지밀도에서 기존 배터리를 뛰어넘는 기술 개발을 이어가고 있다. 

30일 업계에 따르면 SK이노베이션은 기존 제품보다 높은 에너지밀도와 급속 충전 등이 가능한 LFP 배터리를 양산할 목적으로 연구를 진행하고 있다. 

LFP 배터리는 인산과 철을 양극재로 사용하는 이원계 제품으로 CATL, BYD 등 중국 배터리 업체에서 주로 생산되고 있다. 이 배터리는 SK이노베이션을 비롯한 국내 배터리사가 생산하는 NCM(니켈·코발트·망간) 등 삼원계 배터리보다 에너지밀도가 60% 수준으로 낮아 주행 거리가 짧다는 점이 한계로 꼽히고 있다. 

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LFP 배터리 '90%가 중국산'… 선택 기로 선 LG·SK

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키움증권에 따르면 LFP 배터리의 에너지밀도는 kg당 170Wh(와트시)인 반면 NCM811(니켈 80%·코발트 10%·망간 10%) 배터리는 kg당 250Wh다. 1회 충전 시 삼원계 배터리 주행거리는 500~600km인 반면 LFP 배터리는 300~400km 수준이다. 

철이 재료로 들어가기 때문에 무게도 무겁다. 값이 저렴하다는 것은 장점이다. LFP 배터리 팩 가격은 kWh(키로와트시)당 106달러로 NCM811 배터리 대비 20% 저렴하다. 발화점이 삼원계 배터리보다 높아 화재 위험도 적다는 평가다. 

LFP 배터리는 최근 테슬라와 폭스바겐, 벤츠 등이 LFP 배터리를 채택하기로 하면서 주목받고 있다. LG에너지솔루션도 LFP 배터리를 에너지저장장치(ESS) 시장에 우선 적용하기 위해 개발을 진행하고 있다. 삼성SDI는 기존 배터리와 차세대 배터리 기술 개발에 집중한다는 입장을 유지하고 있다. 

다만 LFP 배터리가 실제 양산까지 이어질지는 좀 더 지켜봐야 한다게 업계 시각이다. 업계 한 관계자는 "중국이 이미 노하우를 쌓은 시장이어서 단기간에 이를 따라잡을 수 있을지가 관건"이라며 "LFP 배터리 역시 화재가 발생하고 있어 안전성도 더 살펴봐야 한다"고 말했다. 

이어 "연구에 나선 것일 뿐 양산 확정은 아니다"라며 "기존 배터리와 차세대 배터리에 연구 역량을 더 쏟느냐 아니면 제품군 다양화 차원에서 LFP 배터리를 개발하느냐 선택의 기로에 서게 됐다"고 설명했다. 

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니켈 늘리고 코발트 줄이고… 가격·주행거리 확보 '사활'

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배터리 성능 확보 경쟁은 치열해지고 있다. 국내 배터리사들은 니켈·코발트·망간 등 비율을 조절해 가격경쟁력과 에너지밀도 확보에 나서고 있다. 

LG에너지솔루션은 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 배터리 상용화에 나섰다. 기존 NCM 배터리에 알루미늄을 더해 배터리 출력과 안전성을 높인 차세대 제품이다. SK온은 니켈 비중을 약 90%까지 높인 NCM9 배터리 양산을 앞두고 있다. 니켈 비중을 높이고 값비싼 코발트 비중을 낮추면 가격경쟁력과 주행거리 모두 확보할 수 있다. 

삼성SDI는 니켈 함량을 88%까지 올린 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 배터리 '젠(Gen)5'를 양산하고 있다. NCA 배터리에서 코발트를 제외하는 '코발트 프리 배터리' 개발도 진행하고 있다. 

전고체 배터리 개발도 한창이다. SK이노베이션은 미국 전고체 배터리 선도 기업인 솔리드파워에 3000만달러(약 353억원)를 투자하고 전고체 배터리 개발에 본격 착수하기로 했다. 전고체 배터리는 현재 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 안전성을 높인 '꿈의 전지'로 불린다. 

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대와 상온에서도 빠르게 충전할 수 있는 장수명 전고체전지 개발에 성공했다. 삼성SDI는 2027년 상용화를 목표로 전고체전지 개발에 속도를 내고 있다. 

조재필 울산과학기술원 에너지화학공학과 교수는 "국내 배터리사들이 니켈이나 망간 비중을 늘리며 LFP 배터리 못지 않은 가격경쟁력과 에너지밀도 경쟁력을 확보하고 있다"며 "관련 기술이 더욱 개발될 경우 굳이 LFP 배터리를 양산할 필요가 없어지게 돼 국내 배터리사들의 LFP 배터리 양산은 지켜봐야 한다"고 분석했다. 

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권가림 기자 hidden@mt.co.kr
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