일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.1.9

첨단기술 기자가 전망하는 2024년
차량 탑재 배터리의 2024년 전망
미, 중, 유럽의 분단과 전고체 배터리 실용화 '전야'

전고체 배터리는 게임 체인저가 될 것인가? 이 논의를 계속하기 위해서라도 일단은 ‘게임’에 계속 참전할 필요가 있다. 전기자동차(EV)용 차량탑재 배터리 이야기다. 배터리 업체나 자동차 업체가 게임을 계속할 수 있는 조건은 배터리 생산량을 확대해 나가는 것이다.

그리고 사업 성장을 좌우하는 가장 가까운 과제와 마주하는 것이 2024년의 차량탑재 배터리 업계의 큰 테마다. 구체적으로는 미중 갈등과 유럽의 보호주의로 인해 고조되는 ‘분단 리스크’에 대응하는 것이다. 지정학적인 문제를 해결하면서 실용화가 임박한 전고체 배터리를 준비시키는 1년이 될 것 같다.

중국 정부는 2023년 12월 1일, 흑연(그라파이트) 수출을 규제하기 시작했다. 흑연은 EV용 배터리의 음극재로 쓰이는 재료로, 조달이 막히면 EV 생산에 큰 영향을 받는다. 중국은 세계 유수의 흑연 생산국으로 2022년의 세계 생산량 중 65%를 중국산이 차지했다.

스바루의 오자키(大崎) 사장은 “여러 가지 재료에서 리스크가 있다. 다방면에서 리스크 헤지를 생각하면서 재료를 조달하고 싶다”라고 말한다. 이처럼 흑연 이외에도 중국은 EV용 배터리 재료 공급에서 길목을 막고 있다. 미국 에너지부(DOE)에 따르면, 세계 리튬(Li)의 60%, 코발트(Co)의 80%를 중국이 생산하고 있다.

독일 BMW의 추산에 따르면, EV 차량 비용의 40%를 배터리 팩이 차지한다. 저비용의 배터리 재료를 확보해 안정적으로 생산을 계속하는 것은 EV의 경쟁력과 직결된다. 중국은 배터리 공급망의 초기 부분에 제한을 가함으로써 대립을 강화하고 있는 미국을 비롯한 다른 지역에 압박을 주고 있다.

-- 유럽에서도 만연한 지정학적 문제 --
지역 분단의 흐름이 가속화되는 가운데 미국에서는 인플레이션 감축법(IRA)에 대응하는 것이 급선무가 되었다. EV 배터리에 사용하는 중요 광물의 일정 비율을 미국이나 호주 등 자유무역협정(FTA)을 맺는 나라에서 조달하는 것을 세금우대 요건으로 삼았기 때문이다.

예컨대 도요타자동차는 자사의 첫 미국 배터리 공장을 노스캐롤라이나주에서 건설 중이다. 2025년의 생산 개시를 위해 약 139억달러(약 2조엔)을 투입한다.

북미 시장에 주력하는 파나소닉 에너지(오사카부)는 북미 지역 내에서의 재료 조달을 강화한다. 캐나다 Nouveau Monde Graphite(NMG)와 흑연의 장기 공급 계약을 체결하고, 실리콘(Si) 음극재의 조달에서는 미국 Sila Nanotechnologies와 매매 계약을 체결했다.

유럽에서도 지정학적 문제가 불거지고 있다. 역내의 산업을 지키고자 하는 자세가 분명해졌다. 유럽연합(EU)은 2023년 9월, 양호하게 보였던 중국과의 관계성을 일변시켰다. 유럽위원회 집행위원장인 독일의 우르줄라 폰데어라이엔(Ursula von der Leyen) 씨는 회견을 열고 “세계 시장에는 값싼 중국산 EV가 넘쳐난다.

그 가격은 중국 정부의 거액의 보조금으로 인위적으로 낮게 억제되고 있다. 이는 우리 시장을 왜곡하고 있다”라고 주장했다. 같은 해 10월에는 중국산 EV에 대한 보조금 지원의 실태 조사를 정식으로 시작했다.

보조금 정책으로 중국을 견제할 뿐만 아니라 같은 해 8월에 발효된 배터리 규칙 ‘Regulation(EU) 2023/1542’를 통해서도 수비를 굳힌다. 배터리의 성능이나 재료, 이산화탄소(CO2) 배출량 등 제조 과정의 정보를 기록하는 ‘배터리 패스포트’의 도입이나 라이프 사이클 전체의 CO2 배출량인 카본풋프린트(CFP)의 산출, 폐 배터리의 재자원화, 재활용재의 채택 등에 대응할 필요가 있다.

“차량탑재 배터리의 재자원화나 재활용은 기술적인 난이도가 높고, 유럽은 산업 장벽으로서 이번 규제를 설정한 측면이 있다. 재활용재를 채택해야 하는 것은 2031년 이후지만 기술의 확립이나 플랜트의 건설 등을 생각하면 시간은 없다”(어느 배터리 업체의 간부).

-- 전고체 배터리는 '제조 단계로' --
닛케이 Automotive의 인터뷰에서 닛산자동차의 히라이(平井) 전무는 재료 조달이나 지역 분단이라는 리스크에 대해 “중국이나 유럽, 미국, 일본과 같이 지역 마다 배터리 사양을 나누거나 지역 내에서 닫힌 공급망을 구축하고 대응해 나가게 될 것이다”라고 대답했다.

지역 분단 리스크에 대한 대응은 차세대 배터리인 전고체 배터리에서도 중요한 개발 테마가 될 것으로 보인다. 자동차 업체들은 2027~28년에 전고체 배터리를 탑재한 EV 출시를 목표로 한다. 시제품 차량을 준비해 성능과 내구성 등을 평가하는 시간을 감안하면 2024년 내에는 전고체 배터리의 사양과 제조 방법 등을 어느 정도 정립할 필요가 있다.

독일 폭스바겐이 출자하는 미국 Quantum Scape는 2022년 말에 전고체 배터리의 소량 생산을 시작했다. 25년 이후에 21GWh/년 규모로 대량 생산할 계획을 세우고, 그 준비를 급속도로 추진한다. 닛산은 2024년 안에 전고체 배터리의 기술 개발을 목적으로 한 파일럿 라인을 요코하마공장에 설치할 계획이다.

도요타는 전고체 배터리에 사용하는 재료들의 후보를 추린다. 23년 10월에는 이데미쓰흥산의 고체 전해질을 채택한다고 발표했다. 황화물계 고체 전해질이다. 현시점에서는 양극재나 음극재에 대해서는 아직 공표하지 않았다.

액계 리튬이온 배터리와 같은 재료계에서는 전고체 배터리로 하는 의의는 희미해지고, 재료 조달 리스크를 피할 수도 없다. Co나 니켈(Ni), 망간(Mn) 등 현재의 주류 재료를 전혀 사용하지 않는 양극재나 Li금속 음극재 등 전고체 배터리만이 할 수 있는 선택을 기대하고 싶다.

도요타자동차의 사토(佐藤) 사장은 “(내구성 과제를 해결할 수 있다는 전망에서) 전고체 배터리는 제조 단계에 들어갔다”라고 말한다. 전고체 배터리의 실용화 ‘전야’를 맞이한 차량 탑재 배터리 업계는 미국, 중국, 유럽의 움직임을 살피면서 2024년을 질주한다.

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