배터리 3사, 삼원계 가격 낮출 ‘건식 전극 공정’ 개발
LFP 배터리와 차별화된 제품 개발…LMR·SIB 주목
국내 상반기 배터리 연구개발 투자 삼성>LG>SK 순

삼성SDI 연구원이 건식 전극 공정 개발을 위한 연구개발을 하고 있다. <사진=삼성SDI>

글로벌 배터리 시장이 저가 경쟁으로 접어들고 있다. 전기차 캐즘(일시적 수여둔화) 한파에 트럼프발 관세대전 여파까지 더해지면서  전기차 시장이 급냉한 가운데, 주요 차 메이커들이 강도높은 원가 절감에 나서면서 가격 경쟁력을 갖춘 저가 배터리 시장에 쏠림 현상이 심화되고 있는 것이다. K-배터리 3사도 기존에 중국 배터리 업체들이 선점한 LFP(리튬·인산·철) 배터리 공세를 강화하고 있고, 초격차 기술력을 앞세워 차세대 저가 배터리 연구개발에도 힘을 쏟고 있다.

30일 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 K-배터리 3사와 주요 2차전지 업체들이 LFP 배터리를 비롯한 저가 배터리 시장공세를 강화하고 있다.

글로벌 경기침체로 전기차 수요가 기대치에 미치지 못하면서, 기존에 프리미엄 중심으로 형성됐던 전기차 시장이 중저가 전기차로 빠르게 전환 중이다. 이에 맞춰, 완성차 기업 등 주요 고객사들이 저가 배터리를 채택하려는 움직임이 확산되고 있다.

현재 전 세계적으로 저가 배터리 시장을 이끄는 제품군은 LFP 배터리다. 국내 배터리 업체들이 주력으로 생산 중인 삼원계(NCM·NCA) 배터리 보다는 에너지 밀도가 낮지만, 가격·안전성 측면에서 우수하다. 

K-배터리 3사도 이같은 시장변화에 맞춰,  LFP 배터리 개발 및 제품 공급에 나서는 가운데, 주력 제품인 삼원계 배터리의 가격 경쟁력을 끌어 올리기 위한 기술 개발이 한창이다. 대표적으로 ‘건식 전극 공정’을 꼽을 수 있다. 건식 전극 공정은 배터리 생산 과정에서 비용을 절감할 수 있는 차세대 기술로 불린다. 기존 습식 전극 공정과 달리 용매 건조 과정이 불필요하다. 이를 통해 설비 투자비와 운영 비용 등을 모두 절감할 수 있다.

현재 K-배터리 3사 간 건식 전극 공정 상용화를 위한 경쟁이 치열한 상황이다.

LG에너지솔루션은 지난해 4분기 마더팩토리인 오창 에너지플랜트에 건식 파일럿 라인을 구축하고 양산 확보에 나섰다. 오는 2028년부터 상용화를 추진할 계획으로 국내 사업장을 시작으로 글로벌 사업장으로 건식 전극 공정 기술을 확대 적용할 방침이다.

또한 삼성SDI도 앞서 지난해 9월 건식 전극 공정 파일럿 라인인 ‘드라이브(DryEv) 라인’을 완공했고, SK온은 연구개발 역량을 미래기술원으로 집중하면서 건식 전극 공정 상용화를 주요 개발 기술로 선정했다. SK온은 앞선 두 회사보다 한발 늦었지만 연말까지 파일럿 플랜트를 구축해 상품성 확보에 나설 방침이다.

포스코퓨처엠 연구원이 울트라 하이니켈 양극재 결정을 살펴보고 있다. <사진=포스코퓨처엠>

차세대 중저가 배터리 개발에 대한 관심도 커지고 있다. LFP 배터리보다 에너지 밀도를 높이는 동시에, 가격 경쟁력까지 갖추기 위해서다. 배터리의 성능을 좌우하는 양극재 단계에서 차세대 배터리 개발을 위한 성과가 나오고 있다.

시장에서는 리튬망간리치(LMR)를 대안으로 꼽고 있다. 삼원계 배터리에서 가격이 비싼 광물로 분류되는 니켈과 코발트를 줄이고 망간 함량을 높인 것이다. 해당 제품은 안정성도 높고 가격도 저렴하다는 장점을 갖추고 있다.

LMR 배터리는 리사이클 측면에서 LFP 배터리 대비 경제성이 높다는 평가를 받고 있다. LFP 배터리는 철을 기반으로 해 회수 가치가 떨어지는 반면, LMR 배터리는 리튬, 니켈, 망간 등 희소 금속을 포함해 회수 가치가 높다.

국내에서는 포스코퓨처엠이 LMR 양극재 개발을 주도하고 있다. 포스코퓨처엠은 포스코그룹 R&D를 총괄하는 포스코홀딩스 미래기술연구원과 함께 파일럿 개발을 마치고 연내 양산기술을 확보할 방침이다.

나트륨이온배터리(소듐이온배터리, SIB)도 또 다른 대안으로 거론되고 있다. 나트륨이온배터리는 리튬이온배터리에서 리튬을 나트륨으로 대체한 배터리다. 주원료가 나트륨으로 공급망 리스크를 최소화할 수 있으며 제조 원가도 낮은 것으로 평가 받는다.

기존 리튬이온 배터리와 구조나 작동 방식 등이 크게 다르지 않아 설비를 그대로 사용 가능하다. 국내에서는 에코프로비엠이 나트륨이온배터리 양극재 개발에 적극적으로 나서고 있다.

에코로비엠은 지난해 산업부 지원 과제인 ‘나트륨이온배터리 양극소재 개발 사업’ 주관사로 선정돼 4년 동안 기술 개발 협력을 진행하게 됐다. 특히 에코프로비엠은 나트륨이온배터리 전용 파일럿 라인을 구축해 성능 개선에 나서는 등 미래 소재 연구개발에 속도를 내고 있다.

한편 국내 배터리 관련 업체 중 올 상반기 연구개발에 가장 많은 투자를 한 곳은 삼성SDI로 나타났다. 삼성SDI는 올 상반기 7044억원을 연구개발 비용으로 투자했다. 이어  LG에너지솔루션이 6204억원, SK온이 1480억원 순이었다. 또한 포스코퓨처엠은 238억원, 에코프로비엠은 217억원을 올 상반기 연구개발에 투자한 것으로 나타났다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]