Volkswagen Herbert Dice의 CEO. (사진 = 폭스 바겐)
“우리는 혁신적인 방식으로 이동성과 에너지를 결합하고 있습니다.”
15 일 (현지 시간) 폭스 바겐 CEO 허버트 다이스는 독일 볼프스부르크에서 열린 ‘파워 데이’에서 ‘이동성과 에너지의 혁신적인 결합’을 강조했다. Power Day는 세계에서 두 번째로 큰 EV 시장 점유율 인 Tesla의 ‘Battery Day’에서 영감을 얻은 이벤트입니다.
이날 폭스 바겐은 2030 년까지 추진할 배터리 및 충전 분야의 기술 로드맵을 발표했다. 핵심은 ‘배터리 내재화’를 통한 원가 절감이며, 관련 업계는 ‘충격파’가 글로벌로 확산 될 것이라고 설명했다. 배터리 제조업체는 중요합니다. 세 가지 요점이 있습니다. 첫째, 배터리 업체와 완성차 업체 중 ‘A’가 완성차 업체라는 것이 분명 해졌다. 둘째, 자동차 제조업체에 필요한 파트너십은 에너지 회사 (충전 인프라)입니다. 셋째, 차세대 배터리 인 올 솔리드 스테이트 배터리가 곧 상용화 될 것입니다.
전기 자동차 시대에 배터리 제조업체들은 점점 더 기업 가치를 얻고 있으며, 이날 폭스 바겐의 발표는 배터리 제조업체가 곧 ‘성숙’이 될 것임을 시사합니다.
전기차 배터리 ‘수요, 공급 불일치’… 그래도 ‘A’는 완성차 업체
시장 조사 기관 SNE 리서치에 따르면 전기차 판매량은 매년 21 % 씩 증가 할 것으로 예상된다. 이에 따라 글로벌 자동차 업체들의 배터리 수요는 매년 30 ~ 50 % 씩 증가 할 것으로 예상된다. 2025 년에는 전기차 배터리 수요가 공급을 앞설 것이라는 전망도 나온다. 이로 인해 안전하고 고출력 인 ‘고성능 배터리’에 대한 자동차 제조사의 수요가 증가 할 것이라는 전망이 많았다.
내연 기관 차량과 달리 전기차 성능은 이른바 ‘하트’배터리에 의존하며, 차체의 연비를 높이고 주행시 편의성을 높여주는 ‘보조 소재’라는 분석이있다. 이와 관련해 전기차 시대의 완성차 업체와 핵심 공급 업체 인 배터리 업체의 관계가 역전 될 것이라는 관측도 있었다. 완성차 업체들이 고성능 배터리를 설치하기 위해 배터리 업체들과 전략적 파트너십을 강화하거나 납품 일을 맞추기 위해 업체들과 줄을 섰다는 분석이다.
그러나 테슬라와 폭스 바겐의 관계는 ‘배터리 내재화’를 선언하면서 더욱 명확 해졌다. 두 회사 모두 글로벌 시장 점유율을 기반으로 한 ‘최상위’회사입니다. 테슬라는 지난해 1 월부터 9 월까지 매출액 기준 17.5 %의 점유율을 확보 해 1 위, 폭스 바겐은 12.9 %의 점유율을 확보했다. Tesla는 작년에 전 세계적으로 30 만대를 판매했으며 2025 년에는 142 만대, 2030 년에는 300 만대를 넘어 설 것으로 예상됩니다. 연평균 24 % 성장할 것으로 예상됩니다.
폭스 바겐은 지난해 전 세계적으로 28 만대를 판매했으며 2025 년에는 265 만대, 2030 년에는 600 만대를 넘어 설 것으로 예상했다. 연평균 38 % 성장할 것으로 예상된다.
전기차 배터리는 비용의 30 %를 차지하기 때문에 두 회사의 공급 업체로 선정되면 자연스럽게 배터리 시장 점유율을 확대 할 수있다. 그러나 양사는 배터리 내재화 전략을 수립했다. 배터리를 직접 생산하여 차량 판매 가격을 낮추고 가격 경쟁력으로 판매량을 늘릴 계획이다.
또한 폭스 바겐은 향후 전기차에 기존 파우치 형이 아닌 사각형 형태를 장착한다고 배터리 데이에 발표했다. 폭스 바겐의 전기차에는 주로 파우치 형 배터리가 장착되었습니다. LG 에너지 솔루션과 SK 이노베이션은 폭스 바겐 유럽과 미국 공장의 배터리 공급 업체로 각각 선정됐다. 하지만 이날 폭스 바겐은 파우치 형 대신 사각형 배터리를 장착하겠다고 발표했다. 이날 파워 데이에 앞서 국내 배터리 3 개사에도 통보됐다.
전기 자동차 용 배터리에는 세 가지 유형이 있습니다. 정사각형, 원통, 사각 프레임으로 구성된 플랫 포켓 형태의 파우치 유형이 있습니다. 각형 전지는 공간 활용도 및 내구성이 높지만 무겁고 크기를 늘리기가 어렵다는 단점이 있습니다. 파우치 형은 다양한 형태로 쌓을 수 있지만 안정성과 내구성이 떨어진다는 지적이있다.
글로벌 전기 자동차 수요. (출처 = SNE Research)
폭스 바겐은 중국의 CATL과 North Bolt로부터 각형 배터리를받을 것으로 예상된다. North Bolt는 Tesla 직원이 설립 한 회사로 Volkswagen은 North Belt와 합작 투자하여 ‘North Bolt ‘s Way’를 설립했습니다. SK 이노베이션은 폭스 바겐을 통해 글로벌 전기차 배터리 기업이 되겠다는 계획을 세웠지 만 사실상 좌절했다. 현대 자동차, 포드 등 주요 자동차 업체가 있지만 갑자기 폭스 바겐 공급망에서 제외되면서 성장에 제동이 걸렸다.
폭스 바겐은 10 년 이내에 유럽에 40GWh 배터리 공장 6 개를 건설 할 계획입니다. 총 용량은 240GWh로 글로벌 배터리 제조업체의 생산 능력을 초과 할 것으로 예상됩니다. 240GWh는 연간 960 만대의 전기차를 생산할 수있는 규모입니다.
배터리 업계 관계자는“배터리 공급 부족이 예상되는 상황에서 배터리 공급 업체와 완성차 업체가 전략적 협력 관계를 공고히 할 것으로 예상했다. 전략에 따라 언제든지 배터리 회사를 바꿀 수있을 것입니다.”
폭스 바겐 전기 자동차 판매 예측. (출처 = SNE Research)
폭스 바겐 러브 콜을받은 ‘BP, 에넬’등 정유사 … 자동차는 배터리보다는 인프라 충전에 관심
폭스 바겐은 ‘고속 충전 네트워크’를 구축하기 위해 영국 BP, 스페인이 베르드 롤라, 이탈리아 에넬 등 에너지 회사와 협력하고 있다고 밝혔다. 세 회사 모두 유럽의 정유 업체이며 현지 주유소를 보유하고 있습니다. 폭스 바겐은 “폭스 바겐 그룹의 배터리 전략은 고속 충전 네트워크의 확장과 함께 진행되고있다”고 말했다.
폭스 바겐은 2025 년까지 18,000 개의 충전소를 건설 할 것이라고 발표했습니다. 이는 유럽 전기 자동차 충전소의 5 배 크기이며 유럽 전체 수요의 약 1/3에 해당합니다. 폭스 바겐은 전기차 충전소를 건설하기 위해 BP와 함께 8,000 대, Aral과 함께 4,000 대를 건설 할 계획이다. 폭스 바겐은 유럽 충전 인프라 확장을 위해 4 억 유로 (5,400 억원)를 투자하겠다고 밝혔다.
또한 Volkswagen은 유럽과 중국에 충전 인프라를 구축하기 위해 합작 투자를 설립했습니다. Electrify America는 올해 말까지 3,500 개의 충전소를 건설 할 계획이며 합작 회사 인 CAMS는 2025 년까지 17,000 개의 충전소를 건설 할 계획입니다. 폭스 바겐은 충전 인프라를 구축하기 위해 정유소와 다양한 파트너십을 구축하고 있습니다.
전기 자동차의 경우 완전히 충전하는 데 15 ~ 30 분이 걸립니다. 내연 차량과 달리 충전은 상당한 시간이 소요되므로 어디서나 충전 할 수있는 다양한 충전 인프라를 구축하는 것이 핵심입니다. 그러나 전기 자동차 판매 증가에 비해 충전 인프라는 상대적으로 느립니다. 이러한 이유로 자동차 제조사들은 정유사 등 에너지 기업과 협력하여 충전 인프라를 구축하고 있습니다.
정유소는 어디에나 주유소가 있으므로 전기차 충전기를 설치하면 바로 전기차 충전소로 전환 할 수 있습니다. 이는 주유소가있는 정유소와의 협력을 강화하기 위함입니다. 지금까지 배터리 공급 부족으로 자동차 제조사들이 배터리 업체들과 협력을 강화하고있는 것으로 알려졌지만, 사실은 정유 업체가 파트너십의 핵심이라는 점입니다.
국내에서는 SK 에너지, 현대 오일 뱅크, GS 칼텍스 등 4 개 정유소가 주유소를 전기차 충전소로 전환하기 위해 노력하고있다. 2023 년까지 SK 에너지는 190 개의 충전소를, 현대 오일 뱅크는 200 개의 전기차 충전소를 건설 할 예정입니다.
차세대 올 솔리드 스테이트 배터리 ‘먼 미래’… 갑자기 ‘강도’
폭스 바겐은 그날 보도 자료에서 “정사각형 셀은 그룹이 향후 5 년 내에 도약 할 것으로 예상되는 올 솔리드 스테이트 배터리로 전환하기위한 최상의 조건”이라고 말했다. 폭스 바겐은 5 년 이내에 전 고체 배터리 분야에서 놀라운 기술 발전을 보여줄 것이라고 밝혔다.
전고 체전지는 이차 전지 인 리튬 이온 전지의 기술적 결함을 극복하여 차세대 전지로 평가 받고있다. 모든 고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 화재 및 폭발 가능성을 크게 줄입니다. 안정성과 내구성에도 불구하고 출력 문제와 Ion Mobility 열화로 인한 낮은 충 방전 문제로 시판되지 않습니다. 업계에서는 충 방전시 음극 소재에 수상 돌기가 생성되어 효율이 떨어지고 수명이 단축된다고 설명합니다.
모든 고체 배터리는 1980 년대에 개발되었지만 빛을 보지 못했습니다. 1991 년 일본의 소니가 리튬 이온 배터리를 개발했을 때 이차 전지의 주류가되었으며 향후 10 년 이상 안에 리튬 이온 배터리가 주류가 될 것이라는 전망이 많습니다. 2010 년 일본의 도요타가 황화물을 이용한 전 고체 전지 개념을 발표했을 때 관련 기술 개발도 자동차 제조사들의 경쟁을 주도하고있다. 도요타는 기술적으로 가장 앞선 회사입니다. 도요타는 2019 년 1 월 파나소닉과 합작 회사를 설립하여 전 고체 배터리가 장착 된 전기 자동차를 개발했습니다. 현대 자동차와 같은 자동차 제조사들이 뒤를이었다.
리튬 이온 배터리와 전 고체 배터리 비교. (자료 = KDB 미래 전략 연구소)
배터리 업계는 2030 년 대형 버스를 중심으로 전 고체 배터리의 상용화 가능성을 내다봤다.하지만 폭스 바겐은 갑자기 5 년 안에 더 앞선 기술을 선보일 것이라고 발표했다.
이날 폭스 바겐이 전 고체 배터리를 언급함에 따라 관련 기업 간의 경쟁도 심화 될 것으로 예상된다. 현재 콜로라도 연구팀이 설립 한 솔리드 파워는 BMW, 포드, 삼성 벤처 인베스트먼트 등 유수의 기업으로부터 투자를 받고있다. 솔리드 파워는 2023 년 전 고체 배터리를 양산하고 2028 년부터 전 고체 배터리를 탑재 한 전기 자동차를 양산 할 계획이다.
중국의 칭다오 에너지는 모든 고체 배터리를 개발하고 있습니다. 삼성 전자는 2020 년 전 고체 배터리 충전시 수상 돌기 문제를 해결할 수있는 기술을 개발해 국제 에너지 기업 ‘네이처 에너지’에 발표했다. 양극 재의 두께를 줄이고 나노 입자를 코팅하면 에너지 밀도가 증가하고 수상 돌기 발생이 억제되는 것으로 설명된다.
LG 에너지 솔루션은 2019 년 4 월 첨단 소재 사업 본부를 설립하여 전 고체 전지를 포함한 차세대 전지를 개발하고 있습니다. SK 이노베이션은 2019 년 미국 폴리 플러스 전지사와 합작 개발 협약을 체결했습니다. 모든 고체 배터리와 같은 차세대 배터리를 개발하기 위해 협력하고 있습니다.
이날 폭스 바겐은 전 고체 배터리 시대를 앞당기 고 리튬 이온 배터리의 종말을 앞당길 것이라고 밝혔다. 차세대 배터리로 리튬 이온 배터리의 안전 및 화재 위험에 대처할 것이라고 밝혔다. 과거 자동차 제조업체는 자동차 만 만들었고 에너지 원은 정유 업체와 배터리 회사가 만든 것에서 벗어나 겠다는 ‘내재화’계획을 발표했습니다.
업계의 의견은 폭스 바겐이 던지는 ‘충격파’는 국내외 배터리 제조업체들과 동등 할 것이라는 것이다.