[진격의 K-전기차②] 배터리 기술 어디까지 왔나…400마일 '성큼'

기사입력 : 2020년06월23일 14:21

최종수정 : 2020년06월23일 14:21

리튬이온 배터리, LG화학 전세계 1위…파우치 이어 원통형 공략 나서
삼성SDI, 전고체 배터리 기술로 뒤집기…일본 도요타와 경쟁 승자는

[편집자주] 정의선 현대자동차그룹 총괄수석부회장 주도로 이재용 삼성전자 부회장, 구광모 LG 회장의 전기차 배터리 회동이 잇달아 이루어졌다. 최태원 SK 회장과의 회동 가능성도 높아졌다. 한국 경제를 이끌고 있는 삼성, 현대차, LG, SK 등 4대그룹의 신사업 협력동맹이 오너경영의 결단과 맞물리며 현실화되는 모습이다. 글로벌 경쟁이 뜨거운 전기차와 핵심부품 배터리의 '코리아 어밴져스' 탄생 기대감은 한껏 부풀어 오른다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 전기차 시장이 급성장하며 핵심부품인 배터리의 중요성도 높아지고 있다. 배터리 성능에 따라 주행 가능 거리, 수명, 안전성 등이 결정되기 때문이다. 글로벌 완성차 업체들은 전기차 시장 선점을 위해 보다 발전된 기술을 보유한 배터리 업체에 손을 내밀며 동행을 제안하고 있다.

배터리 업계는 테슬라에 장기간 독점적으로 배터리를 공급해온 일본의 파나소닉과 중국 정부의 전폭적인 지원을 받아온 CATL, BYD 등이 앞서 왔다. 하지만 국내 배터리 3사인 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션이 기술개발에 적극 나서며 세계 완성차 업체들의 러브콜을 받아 빠른 속도로 선두로 올라서고 있다.

◆ 긴 수명·주행거리·안정성 높일 배터리 셀 개발 집중

23일 관련 업계에 따르면 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 수많은 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 모듈이나 팩 형태로 만들어 전기차에 탑재한다. 셀, 모듈, 팩은 배터리를 모으는 단위다. 배터리 셀을 여러 개 묶어 모듈을 만들고 모듈을 여러 개 묶어 팩을 만든다. 전기차에는 최종적으로 하나의 팩 형태로 들어간다.

순수 전기차 BMW i3를 예로 들면 배터리 셀이 총 96개 탑재된다. 셀 12개를 하나의 모듈로 묶고 8개 모듈을 묶어 하나의 팩 형태로 만들어 넣는다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 전기차용 배터리 셀, 모듈, 팩. [사진=삼성SDI 홈페이지] 2020.06.23 yunyun@newspim.com

배터리 업계는 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능 발현을 위한 셀 개발에 집중하고 있다. 단위 부피당 높은 용량, 긴 수명, 주행중 전달되는 충격을 견디고 저온·고온에서도 견딜 수 있는 안정성 향상이 최대 목표다.

◆ 삼성SDI-각형, LG화학‧SK이노-파우치형 주력

이 과정에서 셀의 모양이 납작한 각형, 모양 변경이 가능한 파우치형, 원통형 등으로 나눠진다.

현재 전기차 배터리 1위 업체인 LG화학은 파우치형으로 시장을 선점했다. 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 LG화학 배터리는 올해 1~4월 전세계에 등록된 전기차 배터리 사용량 중 25.5%를 차지해 일본 파나소닉, 중국 CATL 등을 제치고 사용량 1위에 올랐다.

지난 17일 전기차 전략 글로벌 미디어 간담회를 진행한 미국 최대 자동차업체인 제너럴모터스(GM)의 스티브 키퍼 인터내셔널 대표는 2023년까지 최대 22종의 전기차 출시 계획을 밝혔다. 해당 전기차에는 모두 LG화학과 함께 개발한 차세대 배터리 '얼티움(Ultium)'을 탑재한다. 얼티움 배터리는 향후 10년간 GM에서 출시되는 모든 전기차에 탑재될 예정이다.

양사는 각각 약 1조원을 투자해 지난해 말 미국 오하이오주에 배터리 합작법인을 세우고 얼티움 배터리를 개발 중이다. 1회 충전으로 최대 643㎞(약 400마일) 이상을 주행할 수 있는 고밀도·고용량 배터리다.

현대자동차가 13일 경기도 현대모터스튜디오 고양에서 신차발표회를 열고 현대자동차의 첫 글로벌 소형 SUV '코나'를 선보이고 있다. /김학선 기자 yooksa@

LG화학은 고급 전기차 업체인 루시드 모터스와 '루시드 에어' 표준형 모델 배터리 독점 공급을 통해 원통형 공략에도 나섰다. 원통형 배터리는 파나소닉이 미국 테슬라 전기차에 주로 공급해왔다. 하지만 LG화학은 차세대 원통형 배터리로 불리는 '21700' 제품으로 지름 21mm, 높이 70mm, 기존 원통형 '18650' 배터리(지름 18mm, 높이 65mm) 대비 용량을 50% 높이고 성능을 향상했다.

SK이노베이션은 파우치형을 주력제품으로 하고 있다. 김준 SK이노베이션 사장은 지난해 미국 조지아주 공장 기공식에서 자유롭게 형태를 변형할 수 있는 파우치형 배터리에 집중해 오는 2023년까지 글로벌 톱3 배터리 업체로 도약하겠다고 선언했다. 내년부터 출시될 현대차의 전기차 전용 플랫폼 1차분 50만대에 SK이노베이션 배터리가 들어간다.

삼성SDI는 각형을 주력제품으로 한다. 삼성SDI는 지난해 11월 BMW와 약 3조8000억 원 규모의 배터리 셀 공급 계약을 체결했다. BMW는 테슬라에 이어 유럽 전기차 시장 점유율 2위다. BMW에 공급할 배터리에 대해 삼성SDI는 "2021년부터 양산할 5세대 배터리(Gen 5)는 주행 거리를 600km 이상 늘릴 수 있다. 전기차 보급 확대에 도움 될 것"이라며 "5세대 배터리는 배터리 효율 향상 신공법 도입으로 에너지 밀도가 20% 이상 높아지고, kWh당 배터리 원가도 20% 이상 낮아질 것"이라고 했다.

업계에서는 삼성SDI에 대해 LG화학과 SK이노베이션에 비교해 덜 공격적이라는 시선도 있었다. 하지만 삼성SDI 신기술 발표에 깜짝 놀랐다. '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 기술이다.

◆ 리튬이온 배터리 이후 차세대 배터리 기술은

현재 전기차 업계의 관심은 리튬이온 배터리 이후, 차세대 배터리 개발에 관심이 쏠려있다.

삼성SDI이 지난 3월 세계적 학술지 '네이처 에너지'를 통해 공개한 전고체 배터리 관련 신기술에 세계의 이목이 집중된 이유다. 전고체 배터리 상용화를 위해 넘어야 할 난제를 삼성이 세계 최초로 풀었다는 평가다.

[서울=뉴스핌] 심지혜 기자 = 삼성전자 종합기술원 '전고체배터리' 기술 관련 인포그래픽 . [자료=삼성전자] 2020.03.10 sjh@newspim.com

전고체 배터리에는 배터리 음극 소재로 '리튬금속(Li metal)'이 사용되는데 전고체 배터리의 수명과 안전성을 낮추는 '덴드라이트(Dendrite)' 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다. 덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체를 뜻한다. 이 결정체가 배터리의 분리막을 훼손해 수명과 안전성이 낮아진다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기위해 전고체배터리 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 전고체 배터리의 안전성과 수명을 증가시키는 동시에 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있게 한다. 이에 따라 크기도 리튬이온 배터리의 절반 수준으로 줄어든다. 배터리 1회 충전에 800km 주행하고 1000회 이상 재충전이 가능해 전기차 주행거리를 획기적으로 늘릴 것으로 기대된다.

지난달 삼성SDI 천안사업장을 방문한 정의선 현대차 수석부회장이 직접 황성우 삼성종합기술원 사장으로부터 전고체 배터리 기술에 관한 설명을 들은 것으로 알려졌다.

4대그룹 총수. 왼쪽 위부터 시계방향으로 이재용 삼성전자 부회장, 정의선 현대차 수석부회장, 구광모 LG 회장, 최태원 SK 회장.(사진=뉴스핌DB)

배터리 업계 선두를 달리는 LG화학은 정 부회장의 삼성SDI 천안사업장 방문에 체면을 구겼다는 시각도 있다. 지난 22일 LG의 제안으로 이뤄진 현대차그룹과 LG그룹 수뇌부간 회동에서는 LG화학이 미래 배터리 기술로 개발중인 장수명 배터리, 리튬-황 배터리, 전고체 배터리 등을 적극적으로 소개했다.

장수명 배터리는 현재 배터리보다 5배 이상 더 오래 사용해도 성능이 유지되는 배터리이다. 리튬-황 배터리는 양극재로 황탄소 복합재를, 음극재로 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게당 에너지 밀도가 기존 리튬이온배터리대비 2배 이상 높고 주행거리도 획기적으로 확대될 것으로 기대된다.

다만 업계에서는 전고체 배터리 기술은 일본의 도요타를 최대 견제 대상으로 여긴다. 도요타는 전고체 배터리 관련 특허233개로 전체 특허의 50% 가까이 확보하고 있다. 2022년 상용화를 목표로 1조5000억엔(약 16조원)을 투자해 일본 후지산 인근 연구소에서 200여명이 연구·개발중이다.

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LIG넥스원, 루마니아 방공시스템 탈락 [서울=뉴스핌] 김아영 기자 = LIG넥스원이 루마니아 정부의 단거리 방공 시스템 도입 입찰에서 서류상 오류로 탈락했다. 24일 업계에 따르면 LIG넥스원은 지난 16일 루마니아의 공공조달 관련 민원 행정기관인 CNCC에 입찰 탈락 관련 이의를 제기했다 LIG넥스원 판교R&D센터 전경 [사진 = LIG 넥스원] LIG넥스원은 이달 초 루마니아의 단거리 방공 및 초단거리 방공 시스템 2차 입찰에서 탈락한 바 있다. 입찰 참여 초기 단계에 필요한 보증금 영수증을 제출하는 과정에서 서류상 실수가 있던 것으로 파악됐다. 하지만 LIG넥스원은 이견을 주장하고 있다. 입찰 회의 당시 공정하지 않은 대우를 받았다는 것이다. 실제로 LIG넥스원은 이의제기 문서를 통해 이같은 주장을 전달한 것으로 알려졌다. LIG넥스원 관계자는 "아직 탈락한 것은 아니고 서류제출 과정에서 상호 이견이 있는 상황"이라며 "수출 과정에서 충분히 일어날 수 있는 상황으로 사업 주관 기관에서 정한 이의제기 프로세스를 진행 중"이라고 말했다. 한편, 입찰 보증금 규모는 해당 입찰 진행 사업비의 1% 수준인 420만달러(61억원 규모)로 알려졌다. aykim@newspim.com 2024-12-24 15:54

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[GAM] 비만약 '젭바운드가 오젬픽 눌러' 이 기사는 12월 20일 오후 3시17분 '해외 주식 투자의 도우미' GAM(Global Asset Management)에 출고된 프리미엄 기사입니다. GAM에서 회원 가입을 하면 9000여 해외 종목의 프리미엄 기사를 보실 수 있습니다. [서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 비만약 시장이 급팽창하는 가운데 일라이 릴리(LLY)의 젭바운드(Zepbound)가 매출 1위 상품인 노보 노디스크의 오젬픽(Ozempic)보다 강한 체중 감량 효과를 보였다는 연구 결과가 나와 주목된다. 2030년 1000억달러로 예상되는 시장에서 일라이 릴리가 강한 입지를 구축할 가능성이 확인된 데다 알츠하이머 치료제를 포함한 그 밖에 신약에 대한 기대가 맞물리면서 매수 심리를 자극하는 모습이다. 주요 외신에 따르면 젭바운드와 노보 노디스크의 또 다른 비만약 위고비(Wegovy)의 효과를 검증하기 위한 72주간의 실험에서 젭바운드가 20%의 체중 감량 효과를 나타냈고, 위고비는 14%의 감량을 기록했다. 위고비는 오젬픽과 핵심 성분이 동일하다. 때문에 젭바운드의 비만 치료 효과가 오젬픽을 앞지른다는 계산이 가능하다고 업계 전문가들은 말한다. 이번 연구 결과에 의료계가 의미를 두는 이유는 젭바운드의 체중 감량 효과가 현격하게 클 뿐 아니라 부작용이나 환자의 편의 측면에서도 높은 점수를 받았기 때문이다. 체중 감량 효과가 크다 해도 불면증이나 탈모 등 심각한 부작용이 발생하면 환자나 의료계에서 긍정적인 반응을 얻기 힘들고, 매출 성장 역시 기대할 수 없다. 이번 실험 결과 젭바운드가 두 가지를 모두 충족시켰다는 평가가 나오면서 투자은행(IB) 업계에서도 일라이 릴리의 매수 추천이 꼬리를 모는 모양새다. 젭바운드를 투여하는 비만 환자 [사진=블룸버그] 이번 결과에 월가가 조명을 집중하는 이유는 비만약 시장 규모가 중장기적으로 고성장할 것으로 기대를 모으기 때문이다. 골드만 삭스는 최근 보고서를 내고 전세계 비만약 시장 규모가 2030년 1000억달러에 이르는 시나리오를 제시했다. 2023년 시장 규모는 19억2000만달러로 파악됐다. 골드만 삭스의 예상이 적중한다면 불과 7년 사이 비만약 매출액이 52배 늘어난다는 계산이 나온다. 오젬픽 [사진=블룸버그] BMP 캐피탈 마켓은 이보다 강력한 청사진을 제시했다. 전세계 비만약 시장 규모가 2033년 1500억달러에 이른다는 시나리오다. 각 업체가 제공한 데이터와 외신에 따르면 최근까지 비만약 시장에서 1위 상품은 오젬픽이다. 2023년 132억달러에 달하는 매출을 달성, 31억달러의 실적을 낸 위고비를 현격한 차이로 따돌리고 명실상부 1위를 차지했다. 젭바운드는 2023년 11월 본격 출시됐다. 판매를 개시한 뒤 첫 한 달 동안 약 1500만달러의 매출액을 기록했다. 2024년 들어서도 오젬픽이 지속적인 매출 성장을 보이며 GLP-1 계열 비만 치료제 시장에서 약 55%의 점유율을 차지했다. 위고비가 25%의 점유율을 나타냈고, 젭바운드는 여전히 출시 초기에 해당하기 때문에 시장 점유율이 제한적인 상태다. 본래 오젬픽은 제2형 당뇨병 치료제로 개발됐고, 지난 2017년 미국 식품의약청(FDA)으로부터 해당 의약품으로 승인을 받았다. 하지만 비만 치료 효과가 확인되면서 비만약으로 유명세를 타고 있고, 젭바운드와 위고비는 처음부터 비만 치료 목적으로 개발됐다. 시장 전문가들은 최근까지 비만 치료제라고 할 때 사람들이 가장 먼저 떠올리는 약이 오젬픽이지만 젭바운드를 찾는 수요가 빠르게 늘어날 수 있다는 데 입을 모은다. 주요 외신에 따르면 2024년 3분기 젭바운드의 매출은 12억6000만달러로 집계됐다. 이는 월가가 기대했던 16억9000만달러에 미달하는 결과다. 시장 전문가들은 도매 재고 물량이 줄어든 데 따라 매출이 예상치에 못 미쳤다고 설명한다. 젭바운드는 수급 불균형으로 인해 최근까지 미국 식품의약청(FDA)의 '공급 부족 의약품 데이터베이스'에 기재돼 있다. 이와 함께 일라이 릴리가 적극적인 홍보와 마케팅에 나서지 않은 점도 매출 부진의 배경으로 꼽힌다. 지난 10월 3분기 실적을 발표했을 때 젭바운드의 판매 실적이 투자자들의 기대치에 못 미친 것으로 나타나면서 일라이 릴리 주가가 하락 압박을 받기도 했다. 상황은 크게 달라질 전망이다. 젭바운드의 체중 감량 효과가 확인된 데다 일라이 릴리가 유통망을 크게 확대하고 나섰다는 소식이다. 시장 전문가들은 오젬픽과 젭바운드의 핵심 성분인 GLP-1의 적용 대상이 확대되면서 시장 영역이 커질 가능성에 무게를 둔다. JP모간은 보고서를 내고 GLP-1이 체중 감량 뿐 아니라 수면 무호흡증과 관절염, 만성 신장 질환, 알츠하이머, 특정 형태의 중독 등 다양한 분야에 적용될 가능성이 열려 있다고 주장했다. 아울러 심장 질환 리스크를 떨어뜨리는 효과도 기대된다고 전했다. 일라이 릴리가 GLP-1 약품을 생산하기 위한 제조 시설에 대규모 투자를 강행하는 움직임도 잠재적인 적용 확대 가능성과 무관하지 않다는 분석이다. 지난 4월 업체는 넥서스 파커수티컬스의 신축 생산라인을 인수하기로 했다고 발표한 바 있다. 시장 전문가들은 GLP-1 약품의 수요가 가파르게 늘어난 데 따른 대응으로 해석했다. 이어 10월 업체는 45억달러를 투자해 '릴리 메디신 파운드리(Lilly Medicine Foundry)'라는 이름의 리서치 시설을 건축할 계획이라고 밝혔다. 제조 설비에 이어 임상 실험을 위한 파이프라인을 구축하려는 움직임으로 풀이된다. 미국 온라인 투자 매체 모틀리 풀은 일라이 릴리가 장기적인 관점에서 성장 포석을 두는 데 커다란 의미를 실었다. 넥서스 파머수티컬스에게서 인수한 설비는 2025년 이후에나 본격적인 가동이 가능하고, 릴리 메디신 파운드리 역시 2027년 개설할 예정이다. 당장 급성장하는 비만 치료제 시장에서 매출을 확대하는 데 만족하지 않고 10년 앞을 내다보고 시장 입지를 강화하기 위한 전략을 세우는 움직임이 투자자들에게 성장 가능성에 대한 신뢰를 제공한다는 평가다. shhwang@newspim.com 2024-12-23 14:36