전기자동차로 전환되면서 2차 전지에 대한 관심도 아주 뜨겁습니다. 사실 저도 2차 전지 관련주를 하나 가지고 있는데, 볼 때마다 흐뭇합니다. 앞으로도 유망하다고 생각하고 있어서 계속 보유할 생각인데요.

근래 해당 업체들의 주가가 크게 상승한 만큼 많은 분들이 관심을 가지고 계시지만, 첨단 산업이다 보니 산업의 특성이 어려운 점이 있어서 리포트를 보기가 쉽지 않다고 하십니다.

특정 산업과 종목을 선택해서 투자하는 것은 쉬운 일이 아니기 때문에, 먼저 산업에 대한 이해를 하시고 투자를 고민하시라는 말씀을 그동안 드렸는데요.
그런 차원에서 2차 전지 산업에 관련된 리포트를 어떻게 봐야 하는지 설명을 드려볼까 합니다.

당연히 모르실 수 있습니다. 그러니, 죄송할 일은 아니고 지금부터 같이 알아보시죠.
배터리는 크게 일회용인 ‘1차 전지’와 충전이 가능한 ‘2차 전지’로 나눌 수 있습니다.

1차 전지: 충전이 안 되는 일회용 전지(건전지 등)
2차 전지: 충전해서 사용하는 다회용 전지(배터리 등)
3차 전지: 별도 연료를 넣어 스스로 전기를 만드는 전지(수소연료 전지 등)

1차 전지는 우리가 일상에서 사용하는 일회용 전지로 충전이 불가능한 전지를 말하며 종류는 망간 건전지, 알칼리 건전지, 산화은 전지, 리튬 전지가 있습니다.

2차 전지는 충전이 가능한 배터리를 말합니다. 종류는 납 축전지, 니켈카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 리튬이온 전지가 있습니다.

이외에 연료 공급을 하면 전기를 계속해서 생성하는 3차 전지도 있지만, 경제성 등의 이유로 아직 일상생활에서 널리 상용화되지는 못하고 있습니다.

발전 효율이 높고 친환경적이기 때문에 미래의 에너지원으로 주목받고 있으니, 한번 관심을 가져보는 것도 좋을 것 같습니다.

2차 전지는 친환경 에너지로 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)과 휴대폰, 노트북 등의 IT 기계에도 사용됩니다. 하지만, 전기자동차가 대중화되면서 절반 이상이 자동차 분야에 사용되고 있습니다.

2차 전지는 구성 요소에 따라 1)납 축전지, 2)니켈계 2차 전지, 3)리튬계 2차 전지로 나뉘는데 이 중 리튬계에 속하는 ‘리튬이온 배터리’를 전기차용 배터리로 가장 많이 사용 중입니다.

‘리튬이온 배터리’는 에너지 밀도, 출력 특성, 사용 시간 등 성능 면에서 우수하지만, 액체 전해질이 사용되어 폭발의 위험이 있고, 부피 축소에 한계가 있습니다.

리튬이온 배터리의 폭발을 차단하는 부품을 내놓은 업체도 있지만, 보다 근본적인 해결방안으로 논의되고 있는 것이 고체 전해질을 사용한 ‘전(全)고체 배터리’입니다.
아직 연구가 진행 중이지만, 차세대 배터리로 많은 관심을 받고 있습니다.

리튬이온 전지는 셀의 형태에 따라
크게 3가지로 구분할 수 있고,
유형에 따라
각기 다른 특성을 갖고 있습니다.

가장 오래된 형태인 원통형 배터리는 표준화된 사이즈를 바탕으로 대량생산이 가능하고 상대적으로 원가 부담이 낮은 장점이 있습니다.

파우치형의 경우는 각형처럼 직사각형 모양을 유지할 필요가 없어서 공간활용도가 높고 여러 디자인에 적용이 가능하지만 배터리 발열에 대한 열관리가 어렵다는 단점이 있습니다.

각형의 경우는 내구성이 가장 뛰어나지만 알루미늄캔을 사용해서 무게가 많이 나가 주행거리가 상대적으로 짧은 단점이 있습니다.

주요 배터리 기업들은 서로 각 사의 전략에 따라 중점을 두고 있는 배터리 유형이 다른데, LG에너지솔루션은 원통형·파우치형 배터리에, 삼성SDI는 원통형·각형 배터리에 집중합니다. SK온은 파우치형 배터리에 힘을 쏟고 있습니다.

2차 전지 산업의 생태계는 전기차 완성업체에서부터 배터리 완성업체, 2차 전지에 필요한 소재를 중심으로 크게 아래와 같이 이루어져 있습니다.

2차 전지가 어떻게 구성되어 있는지를 알면 이 생태계에 대해서 잘 이해하실 수 있는데요. 배터리를 구성하고 있는 4대 소재는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질입니다.

이 구성 요소는 생산원가를 좌우하기 때문에 꼭 알아두셔야 합니다. 전기차용 배터리로 가장 많이 사용되는 ‘리튬이온 배터리’를 중심으로 알아보겠습니다.

2차 전지 ‘셀’에 함유된 소재 중 양극재는 약 39%, 음극재 18%, 분리막 19%, 전해질 13% 등으로 구성되어 있고, 그 외 부분은 양극재를 감싸는 알루미늄, 음극재를 감싸는 동박 등이 약 11% 차지하고 있습니다.

배터리의 양극재를 이루는 성분에 따라 니켈-코발트-망간으로 구성된 NCM 배터리와 리튬-인산철로 구성된 LFP 배터리, 니켈-코발트-망간-알루미늄으로 구성된 NCMA 배터리 등으로 구분할 수가 있습니다.

4대 요소 중 배터리 생산비의 40%를 차지하는 양극재는 리튬이온의 집 역할을 하면서, 배터리 용량과 전기 파워를 결정합니다.

음극재는 주로 흑연으로 구성되며 리튬이온을 저장하는 역할로 양극재와 마찬가지로 배터리 용량과 전기 파워를 결정하는데, 배터리 업체들은 흑연의 뒤를 이을 소재로 배터리 충전 시간이 빠르고 에너지 밀도가 10배 이상 높은 실리콘 음극재를 점찍어 두고 있는 상황입니다.

다만 실리콘을 많이 사용할수록 팽창이 심해져서 안전성 문제가 발생할 수 있기 때문에 이 부분 개선이 중요한 상황입니다.

그리고 세 번째 구성 요소인 전해질은 액체로 구성되어 있는데 양극재와 음극재를 오가는 리튬이온을 신속히 실어 나르는 역할을 하는데, 이온 전도도가 높은 물질이어야 하며 안전을 위해 전기화학적 안정성, 발화점이 높아야 합니다.

마지막으로 분리막은 양극재와 음극재의 접촉에 따른 폭발을 방지하는 역할로, 이때 리튬이온이 통과할 수 있도록 만들어집니다.

10위 권내에 중국 업체가 3개(CATL, Sunwoda, BYD)나 올라왔지만, 미국 내 인플레이션감축법(IRA)이 통과되며 중국 배터리 기업들의 북미 시장 영향력이 축소될 것으로 전망됩니다. 이제 중국과의 점유율 경쟁은 미국을 넘어 유럽까지 확대되고 있습니다.

중국 배터리 기업들은 현재 북미 생산 거점이 부재한 상황이고 소재와 원료를 둘러싼 미·중 간의 갈등이 고조되면서 중국의 입지는 더욱 좁아질 것으로 전망되고 있기에 국내 배터리 업계는 이를 기회로 활용하려고 하고 있습니다.

이에 따라 국내 전기차 배터리 3사의 북미와 유럽 시장에 대한 투자 규모가 사상 최대 규모인 30조 원을 돌파할 공산도 커졌다고 합니다.

LG에너지솔루션은 제너럴모터스(GM)와 합작해 세우는 제1~3공장에만 5조 원 가까운 금액을 투입하며, 이를 포함하면 북미 지역에서 추진하는 투자 금액만 13조 원을 넘습니다.

그리고, SK온은 포드와 손을 잡았고, 삼성SDI는 스텔란티스와 합작 공장을 설립할 예정입니다. 여기에 정확한 금액이 공개되지 않은 투자까지 모두 더하면 배터리 3사의 투자액은 30조 원을 훌쩍 넘을 것으로 추정하고 있습니다.

현재 배터리 시장은 우리나라, 중국, 일본이 장악하고 있는 형국입니다. 최근의 통계 자료만 봐도 우리나라 업체들이 준수한 성장을 기록하며 시장 점유율을 넓히고 있습니다.

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