연이은 배터리 사고...결국 中 LFP 배터리가 수혜?

인천·금산 전기차 화재 공통점 NCM
연구 논문 보니...“LFP 배터리 안정적”
LFP 배터리는 중국 CATL 등 주도

아파트 지하주차장 내 전기자동차 화재 사고로 불안감이 커지는 가운데 서울 시내 한 아파트에 전기자동차는 지상 주차장에 주차하라는 안내 현수막이 걸려 있다. (매경DB)

최근 전기차 화재 사태가 잇따른다. 소비자들의 충격이 상당한 가운데, 배터리 시장 재편이 가속화할 수 있다는 전망도 나온다. 리튬인산철(LFP) 배터리 시대가 본격화될 것이라는 분석이다. LFP 배터리는 1회 충전 시 주행거리는 니켈·코발트·망간(NCM) 배터리에 미치지 못한다. 하지만 상대적으로 화재 등에 안전하다는 평가를 받는다. 현재 LFP 배터리 시장을 주도하는 곳은 CATL 등 중국 배터리 업체다.

지난 8월 1일과 6일, 인천과 충청남도 금산에서 연달아 전기차 화재가 발생했다. 완성차 브랜드와 배터리 제조사도 달랐지만 공통점이 있다. 모두 NCM 배터리를 장착한 전기차라는 점이다.

배터리 시장은 크게 둘로 나뉜다. NCM 배터리와 LFP 배터리다. 두 배터리의 장점과 단점은 명확하다. NCM 배터리의 장점은 주행거리다. 동일 무게 기준 LFP 배터리 대비 훨씬 멀리 간다. 다만 니켈 함량을 높일수록 안정성이 떨어진다는 비판을 받았다. 반면 LFP 배터리는 주행거리가 상대적으로 짧은 대신 안전하다고 평가받는다.

관련 연구도 여럿이다. 대표 사례는 한국지열·수열에너지학회에 등재된 ‘동일 형태의 NCM/LFP 배터리의 열폭주 현상에 대한 수치해석적 비교 연구’다. 니켈 60%, 코발트 20%, 망간 20% 조합의 NCM 622 배터리와 LFP 배터리의 오븐 테스트 시뮬레이션을 실시한 결과, NCM 배터리는 12분 만에 710℃까지 온도가 상승, 열폭주 현상을 보였다.

반면 LFP 배터리는 166℃로 열폭주 현상 없이 상대적으로 안정적 상태를 유지했다. 국내 대표 배터리 제조사 LG에너지솔루션도 LFP 배터리의 장점을 “과충전, 과방전으로 인한 사고 가능성도 낮고, 배터리 셀(Cell)이 열화되는 현상도 적다”고 표현한다.

이안나 유안타증권 애널리스트도 지난 2월 LFP 배터리 보고서에서 “LFP는 배터리 온도 500~600℃에 내부 화학 성분 분해가 발생하고, 삼원계는 열적 안정성이 낮아 300℃부터 내부 화학 성분 분해가 시작된다”고 설명했다.

LFP 배터리 선호 현상이 커질 경우 웃는 쪽은 중국 배터리 제조사다. 지난해 기준 CATL과 BYD가 각각 40.3%, 34% 점유율(LFP 배터리 시장 기준)을 기록 중이다. 중국 기업 전체 점유율로 따지면 약 90%에 달한다. LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 등 국내 배터리 제조사는 주행거리 등을 이유로 뒤늦게 전기차용 LFP 배터리 개발에 뛰어들었다. 이제야 공급 계약 소식이 전해지는 단계다. LG에너지솔루션은 지난 7월 르노와 전기차용 LFP 수주 계약을 체결했다고 밝혔다.

일각에선 이미 배터리 시장 주도권이 LFP 배터리로 넘어갔다는 분석도 나온다. 가파른 점유율 상승세가 근거다. 유안타증권이 지난 2월 내놓은 LFP 배터리 글로벌 현황 자료에 따르면 LFP 배터리 시장점유율은 2020년 17%에서 2023년 37%까지 확대됐다. 유안타증권은 당초 글로벌 시장 전문기관이 예상한 성장세보다 가파르다고 설명했다. 유안타증권은 “2025년 33%, 2030년 40%를 전망한 곳이 많은데 2023년 기준 이미 37%까지 확대됐고 2023년 4분기에는 40%까지 이르렀다”고 분석했다.