저자: 토리자리 · 한국인
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2021년 전기차 배터리 시장에서 테슬라가 수요를 주도했고, 테슬라의 4680 원통형 배터리 자체 생산이 2022년 초 100만 개 생산·90% 수율 달성으로 가시화되고 있어 LG에너지솔루션·파나소닉 등 기존 배터리 업체 입지에 위협이 된다는 주장. 한국 배터리 기업은 기술 경쟁력을 유지해야 한다고 강조.
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안녕하세요, 토리자리입니다. 2021년 전기차 배터리 분야의 킹메이커는 바로 테슬라였습니다. 테슬라에 배터리를 공급하는 CATL과 LG에너지솔루션, 파나소닉이 나란히 시장점유율 1위에서 3위에 오르며, 이 3개 기업의 통합 점유율이 60%로 집계되었습니다. 2020년 72%에 비해서는 소폭 줄었지만, 3개 기업을 중심으로 한 견고한 시장 지배력을 보여주었습니다.
세계 배터리 기업들이 전기차 배터리 시장 상위권을 유지할 수 있었던 이유는 테슬라의 성장세가 배터리 시장의 촉매 역할을 했기 때문입니다. 한국자동차연구원에 따르면 2021년 전 세계 순수 전기차 판매량 472만 대 중 테슬라가 차지한 비중은 92만 대, 19.5%로 1위였습니다. 전체 전기차 배터리 사용량에서도 비슷한 비중을 차지했습니다.
실제로 CATL은 테슬라 전기차 모델3와 모델Y에 배터리를 공급했고, LG에너지솔루션 역시 전체 생산량의 약 9%를 테슬라에 공급했습니다. 파나소닉은 모델3, 모델Y뿐 아니라 파나소닉이 배터리를 납품하는 테슬라 매출이 무려 87%에 달할 만큼 비중이 큽니다. 매년 기가팩토리를 통해 폭발적으로 생산량이 늘어나면서, 테슬라는 어느새 배터리 기업들이 시장의 헤게모니를 쥐기 위해 반드시 선점해야 하는 핵심 고객사가 되었습니다.
그런데 최근 CATL, LG에너지솔루션, 파나소닉이라는 한·중·일 배터리 시장의 강자들이 뒤처질 수 있다는 충격적인 소식이 전해지면서, 배터리 헤게모니를 놓고 경쟁하던 3사의 대응이 주목받고 있습니다.
그 배경에는 테슬라가 자체 생산을 선언했던 원통형 배터리 4680의 본격 양산이 있습니다. 4680 배터리는 2020년 9월 배터리 데이에서 테슬라가 개발하겠다고 선언한 배터리로, 지름 46mm, 높이 80mm 크기의 원통형 배터리입니다. 현재 널리 쓰이는 지름 21mm, 높이 70mm 크기의 2170 배터리에 비해 에너지 용량은 5배 이상, 출력은 6배 가까이 높이고, 주행거리는 16% 이상 늘릴 수 있다고 알려져 있습니다.
테슬라는 배터리 데이에서 외주 체제를 벗어나 18개월 안에 4680 배터리를 자체 생산해 전기차에 탑재하겠다고 공개했습니다. 이 4680 배터리의 자체 생산이 이제 현실이 되고 있습니다.
4680 배터리는 차량의 주행 성능을 크게 높이면서도 단가를 크게 낮추는 효과를 낼 수 있어, 테슬라의 혁신으로 평가받았습니다. 하지만 당시 업계 전문가들은 배터리를 만들어 본 적이 없는 테슬라가 18개월 안에 배터리를 자체 생산하겠다는 계획을 다소 무모하다고 평가했습니다. 대규모 생산 설비 구축, 안정성 테스트, 수율 확보 등 거쳐야 할 단계가 많았기 때문입니다.
그런데 올해 2월 19일, 테슬라는 공식 트위터를 통해 직원들의 단체 사진과 함께 2022년 1월 캘리포니아주 프리몬트 공장에서 하루 8~9만 개의 배터리를 생산하는 목표를 달성했다고 발표하며 이를 축하했습니다.
더욱이 배터리 생산 수율도 높은 수준으로 달성한 것으로 알려지면서 업계 전문가들에게 적지 않은 충격을 주고 있습니다. 이 내용이 사실이라면, 2020년 9월 테슬라가 선언한 18개월 내 배터리 자체 생산이 결코 불가능한 일은 아니라는 뜻입니다. 100만 개 생산량 기준으로 보면, 모델Y의 경우 기존 2170 배터리가 차량 1대당 4,402개 들어가는 것을 고려할 때 4680 배터리를 탑재하면 약 800여 개로 줄어듭니다. 이를 바탕으로 계산하면 약 120만 대 분량입니다. 테슬라가 목표로 하는 연간 200만 대 판매량에 비하면 큰 생산량은 아닙니다.
하지만 더 주목할 점은, 일반적으로 배터리 양산에 2~3년 걸리는 과정을 테슬라가 단기간에 달성했다는 점입니다. 당초 테슬라가 18개월 내 4680 배터리를 자체 생산한다고 했을 때, 아무도 그 기간 내에 성공할 것이라고는 예상하지 못했습니다. 배터리에서 가장 중요한 것이 수율이기 때문입니다.
글로벌 배터리 기업인 LG에너지솔루션도 2020년 2월 폴란드 공장 가동 초기에 수율 문제를 겪은 적이 있습니다. 당초 목표 수율은 90%, 즉 10개를 만들면 9개가 상품으로 나오는 수준이었지만 실제로는 70%에 그쳤습니다.
배터리 산업에서 수율은 매우 중요합니다. 수주를 위한 저가 경쟁과 이슈, 불량 등을 감안하면 수율 100%를 목표로 하더라도 실제로는 달성하기 어려운 산업이기 때문입니다. 그래서 한국의 오창 공장은 배터리 수율을 98~99% 수준으로 운영하고 있으며, 대부분의 배터리 생산지는 수율 90%를 맞추는 것을 표준으로 삼고 있습니다. 하지만 폴란드 공장의 수율은 70%에 머물면서 2020년 한때 2,000억 원 이상의 손실을 기록했고, 2020년 11월이 되어서야 수율 90%에 도달했습니다. 배터리 생산 기술이 최고 수준으로 알려진 LG조차 수율 90%에 도달하는 데 1년이라는 시간이 걸린 것입니다.
파나소닉도 배터리 사업 초기 수율 90%에 도달하는 데 2년이 걸린 것으로 알려져 있습니다. 결국 글로벌 배터리 시장을 주도하는 LG조차 수율을 맞추는 데 이렇게 오랜 시간이 걸렸는데, 배터리를 한 번도 만들어 본 적이 없는 테슬라가 과연 공언한 대로 양산에 성공할 수 있을까 하는 의문이 제기되었습니다. 많은 이들이 부정적으로 바라보며, 양산에 도전했다가 수율 개선에 실패할 것이라는 예측도 많았습니다.
하지만 테슬라는 이를 성공시켰습니다. 배터리를 만들어 본 적이 없음에도 불구하고, 2020년 9월 배터리 생산을 선언한 뒤 1년 4개월, 약 16개월이 지난 시점에 100만 개 생산에 성공했고, 수율 역시 90%를 맞춰 나가고 있습니다. 배터리 생산에서 실패할 것이라던 평가를 완전히 뒤집은 셈입니다.
4680 배터리는 기존 배터리보다 고속 공정을 통한 빠른 생산 속도를 자랑합니다. 테슬라가 공개한 배터리 공장의 생산 모습을 보면, 통조림이 생산되듯 빠른 속도로 배터리가 만들어집니다. 실제로 테슬라는 공장을 설계하고 구축할 당시 통조림 생산 라인에서 영감을 받았다고 합니다. 현재 국내 기업이 주력으로 하는 파우치형 배터리는 겹쳐 쌓아야 하는 폼팩터 특성상 생산 속도가 느리다는 단점이 있습니다. 반면 테슬라는 원통형 폼팩터를 선택해 생산 속도를 크게 개선했습니다.
즉 테슬라는 2020년 배터리 데이에서 선언했던 배터리 외주화를 중단하고, 자체 생산을 통해 독자적인 경쟁력을 실현하고 있습니다. 현재 단위 공정 규모는 최대 2배 이상 늘려, 전체 생산량을 2030년까지 연간 3테라와트시(3TWh)까지 확장하는 목표로 배터리 개발에 나서고 있습니다. 한국 배터리 기업의 단위 공정 최대 규모는 연간 수십 기가와트시 수준이라, 이에 비하면 테슬라의 목표는 훨씬 큽니다. 기가팩토리에서 자체 생산한 4680 배터리가 들어간 모델Y 차량은 2022년 1분기부터 본격 생산될 것으로 전망되며, 자체 생산 체제는 더욱 가속화될 것으로 보입니다.
결국 한국 배터리가 경쟁력을 높이지 않는다면 2025년 이후 큰 타격을 받을 수 있습니다. 물론 아직은 전체 물량을 테슬라에 공급할 수는 없으므로, 한국 기업들도 4680 배터리를 개발하고 있습니다. 하지만 테슬라가 자체 생산 이외에 추가로 필요한 배터리 공급은 파나소닉이 전담할 것으로 알려져 있습니다. 파나소닉은 2014년부터 미국 네바다주에 테슬라와 합작 공장을 지어, 미국에서 판매되는 테슬라 전기차 배터리를 거의 전량 공급해 왔습니다. 그동안 안정적인 생산 기술을 보여 줬기에, 테슬라는 추가 물량을 파나소닉에 맡기고 있습니다.
모델Y 등에 4680 배터리 탑재가 늘어나면 파나소닉은 기존 배터리 사업에서 큰 손해를 볼 수도 있습니다. 현재도 전체 생산량의 80%를 테슬라에 공급하고 있는 만큼, 배터리 헤게모니 1위 자리를 선점하기 위해 한 발 앞서 나간 셈입니다. 이번 테슬라의 4680 배터리 자체 생산과 차량 탑재를 시작으로, CATL, LG에너지솔루션, 파나소닉의 순위 지각변동이 일어날 수 있으며, 이는 현재 글로벌 배터리 시장을 주도하는 LG에너지솔루션에게도 긴장의 끈을 놓지 말아야 할 상황입니다.
테슬라는 상당히 역량 있는 회사입니다. 반도체 수급 문제도 자체 개발을 통해 해결하고, 배터리 역시 자체 생산이 가능해지면서 배터리 기업에 대한 의존도를 줄여 나가고 있습니다. 물론 배터리 자체 생산은 테슬라만의 이야기가 아닙니다. GM, 포드, 폭스바겐 등 완성차 기업들도 전기차 가격 경쟁력을 위해 일찍이 자체 생산 계획을 밝혔습니다. 하지만 테슬라의 배터리 자체 생산은 배터리 기업에게 다소 치명적으로 느껴집니다. 한국의 주력인 파우치형 배터리와 기존 2170 원통형 배터리와 달리, 테슬라의 혁신 방향이 한국 배터리 기업들과 다소 다르다고 느껴지기 때문입니다.
최근 테슬라가 발표한 보급형 모델에 LFP 배터리 도입을 시작으로 4680 원통형 배터리 탑재까지, 한국 기업들에게는 다소 아쉬운 결정들이 이어지고 있습니다. 하지만 배터리 기술만큼은 우리나라 기업들이 업계 최고 수준을 보유하고 있다고 단언할 수 있습니다. 단순한 양산을 넘어, 실리콘 음극재나 코발트 프리, 니켈 등 차세대 배터리 개발에 성공한다면 다시금 시장 주도권을 가져올 수 있을 것입니다. 우리가 기억해야 할 것은 배터리의 폼팩터, 즉 원통형, 각형, 파우치형은 결국 형태일 뿐이며, 진정 중요한 것은 배터리 효율을 높일 수 있는 기술 혁신이라는 점입니다.
아무쪼록 테슬라의 혁신이 전기차 시장과 더불어 배터리 기업들의 기술 발전과 시장 확대에 함께하는 멋진 밸류체인을 기대해 봅니다.
오늘 영상은 여기까지입니다. 영상이 도움이 되셨다면 구독과 좋아요 부탁드립니다. 그리고 여러분의 모든 댓글을 읽고 있습니다. 댓글은 제게 큰 힘이 됩니다. 감사합니다. 그리고 제가 3월 중에 라이브를 한번 해 보려고 합니다. 아직 주제를 정하지 못했는데, 혹시 라이브에서 듣고 싶은 주제나 기업에 대한 이야기가 있다면 댓글로 편하게 남겨 주세요. 참고해서 방송을 준비해 보겠습니다. 그럼 다음 좋은 영상으로 찾아뵙겠습니다. 다음 시간에 또 만나요. 안녕히 계세요.
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