캐즘 극복 열쇠는 가격…'보급형 배터리' 뜬다 [모빌리티]

전기차 배터리 가격, 캐즘 극복 요소로
중국 기업이 장악한 LFP…K배터리는 성능 앞세워 공략
나트륨이온배터리도 주목…낮은 에너지밀도는 단점

▲삼성SDI의 LFP+ 배터리 (사진제공=삼성SDI)

초기 전기차 배터리 개발의 핵심은 ‘성능’이었다. 전기차 대중화를 이끌기 위해선 내연기관차 수준의 주행거리, 주유 시간과 비슷한 충전 속도가 필요하다고 본 것이다. 그러나 전 세계적인 전기차 캐즘(Chasmㆍ대중화 전 일시적 수요 정체 현상)이 길어지면서 가격을 낮춰 수요를 늘리려는 전략을 택하고 있다.

대표적인 보급형 배터리는 리튬인산철(LFP) 배터리다. 에너지 밀도는 삼원계 배터리보다 낮지만 비싼 니켈이나 코발트를 사용하지 않아 가격이 저렴하다. 제품마다 다르지만 일반적으로 LFP 배터리의 에너지 밀도는 니켈ㆍ코발트ㆍ망간(NCM) 배터리의 70~80% 수준이고, 가격은 20~30%가량 낮다.

이미 국내ㆍ외에서 LFP 배터리를 탑재한 완성차들이 속속 등장하고 있다. 올해 1~8월 국내에 신규로 등록된 LFP 배터리 탑재 전기차는 테슬라 모델Y(1만1054대), 기아 뉴 레이 EV(8431대), KG모빌리티 토레스 EVX(5029대), 테슬라 모델3(3327대) 순으로 나타났다. 이밖에 제너럴모터스(GM), 포드, BMW, 폭스바겐 등도 LFP 배터리를 채택하고 있다.

LFP 배터리는 닝더스다이(CATL), 비야디(BYD) 등 중국 배터리 업체들이 장악한 상태다. 대외경제정책연구원에 따르면 전 세계 LFP 배터리 중 95% 이상이 중국에서 생산된다. 전기차용 LFP 배터리 점유율은 CATL과 BYD가 80% 이상이다.

국내 배터리 업계는 뒤늦게 LFP 배터리 개발에 뛰어든 만큼, 중국산 제품보다 성능을 개선한 배터리를 양산하겠다는 계획이다. 현대차그룹은 내년까지 ㎏당 300와트시(Wh)의 초고용량 LFP 배터리 개발에 나선다. 국내 배터리 3사는 LFP 배터리에 망간을 추가해 에너지 밀도를 높인 ‘LMFP’ 배터리를 2026~2027년경 양산할 계획이다.

리튬을 나트륨으로 대체한 나트륨이온배터리도 차세대 보급형 배터리로 주목받고 있다. 나트륨이온배터리는 2021년 중국 CATL이 처음으로 개발 계획을 발표했다.

나트륨은 희귀금속인 리튬과 달리 지구상에서 6번째로 많은 원소기 때문에 안정적인 공급망을 구축할 수 있으며, 배터리 원료로 쓰이는 탄산나트륨의 30분의 1도 채 되지 않는다. 또 음극에 동박 대신 값싼 알루미늄박을 사용할 수 있어 가격 경쟁력이 더욱 높다. 저온에서의 성능 저하도 리튬이온배터리보다 덜한 것으로 알려져 있다.

다만 나트륨이온배터리의 에너지 밀도는 ㎏당 140~150Wh로 LFP 배터리(160Wh/㎏)보다도 낮아 전기자전거나 전기이륜차에 주로 사용될 전망이다. CATL은 에너지 밀도를 ㎏당 200Wh까지 높인 2단계 나트륨이온배터리를 개발 중이다. 국내 기업 중에서는 에코프로비엠이 충북 오창에 국내 최대 규모의 나트륨이온배터리 양극재 전용 파일럿(시범생산) 라인을 구축하고 정부 지원 사업에도 참여하고 있다.