명분도 경제성도 충족한 정해진 미래, 전기차 산업
전기차 산업은 이제 선택의 문제가 아니라 속도의 문제로 다가오고 있습니다. 이는 전 세계적으로 탄소 중립을 향한 공감대가 확산되고 있으며, 각국 정부가 내연차 종식을 선언하고 있기 때문입니다. 현재 순수전기차(BEV) 침투율은 5% 미만으로, 앞으로의 성장 가능성이 무궁무진합니다. 테슬라는 이 시장에서 선두를 달리고 있으며, 현대차는 5-6위권에 위치하고 있습니다.
전기차 판매량이 증가할 수밖에 없는 이유는 두 가지로 설명할 수 있습니다. 첫째, 탄소 제로를 향한 전 세계적인 공감대입니다. 각국의 정부는 내연차에 대한 규제를 강화하고 있으며, 중국은 전기차 시장 선점을 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 미국 또한 바이든 정부의 등장과 함께 친환경 정책을 강화하고 있습니다. 둘째, 경제적인 측면에서도 전기차는 이미 합리적인 선택이 되었습니다. 단순히 환경 보호 차원을 넘어서 경제적 이점까지 고려했을 때, 전기차는 충분히 매력적인 대안이 됩니다.
전기차의 핵심은 누가뭐라해도 배터리
이 전기차 산업의 핵심은 배터리, 즉 2차 전지입니다. 전기차 시장에서 배터리가 차지하는 비중은 70%에 달하며, 이 비중은 지속적으로 늘어날 전망입니다. 미래에는 전기차뿐만 아니라 IoT가 일반화됨에 따라 모든 사물에 배터리가 필요한 시대가 도래할 것입니다.
현재 배터리 사업은 전기차 업체들에게 수주를 받는 구조입니다. 자동차 업체들은 보통 5년 이상의 장기 계획을 세우고 이에 맞춰 배터리 업체를 선정, 발주를 진행합니다. 이는 특별한 문제가 발생하지 않는 한 지속적인 발주로 이어지며, 선점한 기업들이 유리한 위치를 차지하게 됩니다.
배터리는 기본적으로 셀 단위로 구성되어 있으며, 이를 모듈과 팩으로 조립해 공급합니다. 2차 전지는 주로 리튬이온 배터리(LiB)로 구성되며, 양극제, 음극제, 분리막, 전해액으로 이루어집니다. 배터리가 방전되었다는 것은 음극에 있던 리튬이 모두 양극으로 이동한 것을 의미하며, 충전은 그 반대 과정입니다.
양극제는 NCA(니켈, 코발트, 알루미늄), NCM(523, 622, 811), LFP, LCO 등 다양한 종류가 있습니다. 양극제의 사용량은 배터리 1kWh당 약 2kg이며, 가격은 1kg당 20달러 중반입니다. 음극제는 천연흑연과 인조흑연이 있으며, 천연흑연은 용량이 높고, 인조흑연은 수명이 길어 혼합 사용되기도 합니다. 분리막의 핵심은 안정성과 내구성, 그리고 다공성으로 리튬의 이동이 원활해야 합니다. 분리막은 건식과 습식으로 나뉘며, 습식이 다공성 측면에서 더 우수합니다.
미래에는 전고체 배터리가 주류를 이룰 것으로 기대됩니다. 전고체 배터리가 상용화될 경우, 안정성과 효율성에서 큰 이점을 가질 것입니다. 이로 인해 음극제와 분리막, 전해액은 불필요하게 됩니다.
배터리 생산 과정은 크게 전극 공정, 조립 공정, 화성 공정으로 나뉩니다. 전극 공정은 활물질, 도전체, 용매를 혼합하고, 이를 알루미늄과 구리에 코팅한 후, 압축하고 진공건조하는 과정입니다. 조립 공정은 전극을 말아서 포장 용기에 넣고, 전해액을 주입한 후 밀봉하는 과정입니다. 화성 공정은 상온과 고온에서 배터리를 보관하며 충방전을 반복해 용량과 상태를 검사합니다.
전기차 산업은 이미 정해진 길이며, 배터리가 그 핵심 역할을 하고 있습니다. 배터리 기술의 발전과 함께 전기차 산업은 더욱 빠르게 성장할 것입니다.
