[SNE 리서치 칼럼] 폭발 성장하는 전기자동차용 배터리의 승자는 누가 될 것인가?

SNE리서치가 예상하는 미래의 전기자동차 시장 예측

2015년 전세계에 출하된 전기자동차(EV/PHEV/HEV)는 SNE리서치의 공식 집계가 아직 나오지는 않았지만, 약 2.4백만대로 추산된다. 2015년 전체 자동차 출하량을 90백만대로 추정한다면 약 2.7%의 점유율이다.

SNE리서치는 2020년에 전기자동차가 10백만대 출하로, 글로벌 100백만대 자동차시장에서 10%의 점유율을 보일 것으로 예상하고 있다. 많은 자동차 시장예측기관이 나름의 시각으로 다양한 시장예측을 내놓고 있지만, SNE리서치의 전기자동차 예상수치는 타 기관과 비교하여 적극적인(큰) 예상을 가져 가고 있다.

제공:SNE리서치,21015.12월

SNE는 이 시장 예측의 기초로 2011에서 2014년까지의 실제 데이터의 트랜드와 전기자동차의 핵심인 리튬 배터리의 셀과 팩의 향후 원가예측 및 에너지용량의 증가추세, 그리고 세계 각국의 전기자동차 도입정책, 그리고 이와 동반한 자동차 메이커의 전기자동차 추진계획, 자율주행차를 포함하는 신규 자동차 회사들(구글, 애플, 테슬라 등)에 대한 다각적인 고려에 기반한 것임을 밝혀 두고자 한다.

경쟁하는 3가지 타입의 배터리 셀 상황

전기자동차용 배터리 셀은 각형, 파우치형, 그리고 원통형으로 대별된다.

각형 배터리는 대표적으로 삼성SDI가 BMW의 i3 전기차에 공급하는 모델이다. 일반적으로 안전성을 중요시하는 유럽의 자동차메이커가 선호하는 타입이며, 현재는 중국의 자동차와 버스를 포함하는 상용차 시장에서도 널리 채용되고 있다.

파우치형 배터리 셀의 대표모델은 LG화학이 GM volt에 공급하는 타입의 배터리로 높은 설계 자유도와 각형 대비 뛰어난 원가경쟁력이 바탕이 되어 중국, 미국, 유럽의 유수한 자동차메이커들이 채용을 확대하고 있다.

18650의 원통형 배터리는 시장에 출시 된지 가장 오랜 시간이 지난 타입으로, 일본의 파나소닉이 테슬라에 공급하는 모델이 대표적이다. 3개 모델 중 가장 높은 원가경쟁력과 에너지밀도를 가지고 있다. 단, 수 천 개의 개별 셀을 모듈화시키고 팩으로 만드는 데는 높은 수준의 팩 기술과 회로기술이 필요하다.

3가지 타입의 배터리 셀과 대표 전기자동차 모델

전기자동차 출하현황과 타입별 배터리 셀/팩의 채용 현황

SNE리서치는 자체적으로 매 월별 전세계에 출하된 전기자동차의 출하량과 전기자동차에 채용된 배터리의 용량, 배터리 제조사, 배터리의 타입을 전수 조사하여 데이터베이스화 하고 있다.

일반적으로 알려진 대로 자동차용 배터리는 셀 (개별 배터리)  모듈 (셀 타입별로 다르지만 수개~수백 개의 셀들의 묶음)  팩(수개~수십 개의 모듈과 제어장치로 구성) 의 순서로 조립되어 최종적으로 팩의 형태로 전기자동차에 탑재되게 된다.

2014년 1월부터 2015년 10월까지 전세계에 출하된 전기자동차와 전기자동차에 채용된 배터리 셀의 타입별 출하량을 살펴보면 자동차 대수로는 압도적으로 각형 타입이 앞선다

대략 각형:폴리머:원통형 = 8 : 1 : 1 수준이다.

배터리 출하량으로 보면 각형:폴리머:원통형 = 2 : 1 : 1 (2015년 기준)이 된다.

전기자동차의 대수로 볼 때는 일본의 TOYOTA의 하이브리드 자동차의 출하대수가 연 1백만대를넘어서고 있어 각형 전기자동차가 압도적인 트랜드로 보이나, SNE리서치에서 보는 전기차 관점에서는 배터리의 적재량과 1회 충전으로 의미있는 거리를 달릴 수 있는 EV와 PHEV가 앞으로 전기차의 대세가 될 것으로 보고 있어서, 향후의 전기자동차 배터리의 대세를 각형이라 단정하기에는 어려운 점이 많다.

구체적으로 각형의 배터리를 주로 사용하는 자동차 회사들의 모델과 출하량 순위는 다음과 같다.

도요타 프리우스의 하이브리드 전기차(HEV)에 공급하는 일본의 PEVE사가 배터리 출하량 1위이고, 중국의 BYD전기차에 In-house로 공급되는 BYD가 2위, VW과 E-Golf등에 채용되는 파나소닉의 각형이 3위에 랭크되어 있다.

참조) 배터리의 타입별 주요배터리 공급사와 대표자동차 모델

제공:SNE리서치,21015.12월

현재까지 출하된 전기 자동차와 여기에 채택된 배터리 셀의 타입별 세부 내용을 살펴보았으나, 결론적으로 어떤 타입의 배터리 셀이 향후에 시장의 주도권을 잡게 될지는 단언하기 어렵다. 단 중요한 변수는 전기자동차 메이커들이 어떤 타입의 배터리 셀을 그들의 신규 전기자동차 모델에 적용할 지 하는 점이다.

결국은 자동차메이커들이 향후의 전기자동차에 채택될 배터리를 어떤 기준으로 선택해 나갈까 하는 점이 결정적인 포인트가 될 것으로 생각된다.

자동차메이커의 요구는 결국 원가경쟁력이 아닐까

GM은 ‘15년 10월 1일 Conference Call에서 자사의 차기 주력 전기차 Chevy Bolt에 쓰일 배터리 셀 공급 가격을 공개했다. /GM제공

GM은 2016년 10월부터 판매를 시작하는 쉐보레 볼트(EV, 순수전기차)의 배터리 셀 가격이 1kWh(킬로와트시, 에너지단위)당 145$이며 이 가격은 2019년까지 유지될 것으로 예상했다. 그 이후에는 추가적인 가격 인하로 2022년에는 1kWh당 100$까지 떨어질 것으로 예측하기도 했다. 이러한 발표 내용도 물론 놀랍지만 GM이 전기차의 핵심부품인 배터리 셀 공급가격을 대외적으로 공표한 데에는 그럴만한 비즈니스상의 전략적인 의도가 있다고 예상된다.

2015년 말 현재 자동차 메이커에 판매되는 배터리 셀의 실제 가격은 kWh당 $180~$250 수준으로 SNE리서치는 파악하고 있다. 셀 제조사에 따라 다르지만, SNE가 예측하는 2016년 자동차용 셀의 제조원가는 파우치 셀의 경우 kWh당 $160~$210, 각형 셀의 경우는$170~$230수준으로 예상한다. (EV용과 PHEV용만 고려, HEV용은 제외)

파우치셀과 각형셀의 가격 차이는 주로 Can과 Cap assay부품에서 날 것으로 예상되며, 총 원가에서 재료비의 비중은 60%~65%로 보았다.

제공:SNE리서치,21015.12월

SNE리서치의 원가예측이 타당하다면 파우치 타입 EV셀의 경우에, 재료비 외의 간접비용 38.6%(금액으로는 60.8$)을 포함한 총원가가 157$/kWh이므로, GM이 공개한 $145/kWh이라는 가격에서는 상당 수준의 적자를 배터리 셀 제조사가 부담해야만 하는 상황인 것으로 분석된다.

원가경쟁력에 근거한 배터리타입의 전략적 선택은 무엇인가?

주지하는 바와 같이 많은 자동차메이커들은 자사의 전기자동차에 채용하는 배터리 셀과 팩을 각자의 기준으로 선정하여 채택하고 있다. 안전성, 원가경쟁력, 편의성 혹은 배터리 제조사와의 전략적인 제휴관계에 따라서 다양한 회사가 나름의 노선을 채택하고 있는 상황이다.

최근 전기자동차의 열기가 가장 뜨거운 중국에서는 원통형 배터리를 2nd, 3rd Tier의 많은 자동차 메이커들이 앞다투어 채용하고 있다. 이유는 가격 경쟁력이 뛰어나고, 팩의 형태로 납품 받아 자동차에 바로 장착하기만 하면 되는 편의성 때문이라고 판단된다.

자동차용 배터리의 강자인 우리 한국의 입장에서 올해부터 크게 성장이 기대되는 전기자동차 시장에서 열매를 가져가기 위해서는 원형, 각형, 파우치 중 1개만 선택하기 보다는 자동차 업체의 다양한 요구에 부응하는 다양한 타입의 배터리를 준비하여야 하는 것이 유력한 전략일 수 있겠다.

현재 자동차용 배터리 Market Share 1,2,3위는 Panasonic을 내세운 일본의 배터리 제조사들이다. 그러나 Panasonic을 제외한 나머지 2개의 회사는 내부판매만 하는 회사이다. 향후 크게 성장하는 전기자동차 배터리 시장의 경쟁은 한국과 중국의 몫이다. Panasonic도 결국은 원통형의 Tesla를 핵심고객으로 하는 주요 비즈니스가 전개되고 있다.

중국 자동차용 배터리 셀 업계의 가장 최근 동향에 따르면, 각형 만을 추진하던 C사가 파우치 사업을 속도를 내어 준비하고 있다고 한다. 한국의 S사도 자동차용 배터리 셀에 파우치 타입을 검토중인 것으로 알려졌다. 즉 그 동안 배터리 제조사들이 자존심을 걸고 벌여온 배터리 타입에 대한 논쟁을 뒤로하고, 앞으로의 시장에 대비하는 모양새이다.

폭발적으로 성장하는 전기자동차 시장의 수요에 대응하는 배터리의 공급은 미래에 턱없이 부족하게 될 것은 명약관화하다. 앞으로의 경쟁에 승리하기 위해서는 다양한 시장의 요구에 부응하는 원가경쟁력을 가진 신규 배터리 제조라인을 타입을 불문하고 차분히 준비하여 두는 것이 아닐까 생각한다. 또한 소재 및 제조부문의 경쟁력과 고성능/고에너지 밀도의 배터리 연구 개발력을 갖추어 시장의 추이에 선도적으로 대응하는 것이 경쟁에서 승리하는 길이라 하겠다.

SNE리서치(www.sneresearch.com)

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