저자: 미상 · 한국인
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테슬라가 엘앤에프와 연 약 40만대분 양극재 수입 계약(2년간 약 80만대분, 약 4조원 규모)을 체결했다는 뉴스를 소개. 양극재가 배터리 원가의 약 40%를 차지하는 핵심 부품이며, 한국 양극재 4사(LG화학, 포스코케미컬, 에코프로, 엘앤에프)가 세계 최강이라고 주장. 에코프로가 삼성 양극재 사업을 100억원에 인수한 과정과 니켈 함량을 높인 하이니켈 기술 발전을 설명하며, 테슬라 계약을 계기로 한국 배터리 산업의 우위가 지속될 것이라 전망.
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얼마 전 자랑스러운 우리나라 배터리 관련 소식을 전해드렸는데, 바로 며칠 전 우리나라 배터리 산업에서 또 하나의 엄청난 뉴스가 터졌습니다. 이번에는 테슬라와 관련된 초대박 뉴스입니다. 기사 내용은 이렇습니다. 테슬라의 일론 머스크가 한국 배터리 성공의 일등 공신이자 양극재 분야에서 전 세계 최강 기술력을 보여주는 엘앤에프와 한 해 약 40만 대 분량의 양극재 수입 계약을 체결했다는 소식입니다. 테슬라가 한 해 글로벌 시장에서 판매하는 전기차 총수량은 약 120만 대입니다.
40만 대 분량이면 전체 판매량의 3분의 1에 해당하는 엄청난 물량입니다. 금액으로도 이것이 단일 계약일 뿐인데 2년 동안 약 80만 대분 납품 계약으로, 거의 4조 원에 육박합니다. 게다가 단가가 아주 높은 배터리를 통째로 공급하는 것이 아니라 양극재라는 핵심 부품만 공급하는데도 이런 어마어마한 액수를 달성한 것입니다. 이는 요즘 수출에 목마른 우리 경제에게 정말 대단한 경사이고, 우리나라 배터리 기술력과 품질을 전 세계 전기차 회사들에게 결정적으로 증명해 주는 중요한 소식입니다. 그래서 이번 기회에 양극재가 무엇이고 배터리 기술에서 왜 그렇게 중요한지, 우리나라 양극재 기술력이 어째서 전 세계에서 넘사벽이 되었는지, 그 뉴스 뒤에 숨은 이야기들을 함께 살펴보겠습니다.
며칠 전 소개해 드렸던 박순혁 박사님의 책 『K 배터리 레볼루션』은 현재 국내 서점 경제경영 분야에서 압도적 1위에 올라 있습니다. 그 영상에서 LG엔에스의 넘사벽 배터리 기술력, 24,000겹으로 보호되는 특허들, 그리고 이 모든 것을 가능하게 한 구본무 회장의 지난 30년 개발 히스토리를 소개해 드렸는데, 영상이 너무 길어질 것 같아 담지 못했던 이야기가 하나 있습니다. 바로 우리나라의 완전 넘사벽 양극재 기술력 이야기입니다.
전기차 배터리 기술의 핵심 중 핵심이자, 이번에 테슬라와 거대 계약을 따낸 LNF라는 회사가 바로 그 양극재 분야의 대한민국 간판 회사입니다. 대부분의 일반인에게는 생소한 용어일 테니 먼저 간단히 알아보겠습니다. 전기차 배터리 기술 발전의 척도는 에너지 밀도입니다. 그리고 그 에너지 밀도라는 결과를 달성하는 데 핵심이 되는 초격차 기술 분야가 바로 양극재 기술입니다. 양극재는 배터리의 용량과 전압을 결정하는 요소이며, 배터리에서 전기가 저장되거나 방출되는 것을 가능하게 해 주는 부분입니다.
배터리 내부 구성을 보면, 가운데에는 전기를 저장하는 요소인 전극 파츠들이 있고 그 사이에 분리막이 있으며, 양 끝에 양극재와 음극재가 있습니다. 이것은 일종의 댐처럼 전기가 나가거나 들어오는 것을 조절하는 요소입니다. 양극재의 전위가 높고 음극재가 낮으면 전기가 들어와 충전이 되고, 반대로 양극재가 낮고 음극재가 높으면 저장되어 있던 전기가 밖으로 빠져나가 방전이 됩니다. 이처럼 충전과 방전을 가능하게 하는 장치로서, 배터리 제작에서 구현하고 관리하기 가장 어려운 부분으로 알려져 있습니다.
그래서 전기차에서 배터리 원가가 거의 절반을 차지하는데, 배터리 원가에서도 양극재가 약 40%를 차지할 정도로 배터리 기술의 핵심 중 핵심입니다. 그럼 양극재는 어떤 재료로 만들어질까요? 양극재는 보통 희토류라고 부르는 귀한 자원으로 만들어지는, 아주 귀하고 비싼 부품입니다. 일반적으로 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄을 적절한 비율로 조합해 제작합니다. 어떤 원소를 어떤 비율로 조합하느냐에 따라 양극재의 용량, 안정성, 수명, 성능, 그리고 궁극적으로 배터리의 에너지 밀도가 결정되기 때문에, 맛집 양념장의 비밀처럼 이 조합 비율 역시 극비 사안이자 기술력의 핵심입니다.
그래서 배터리 종류를 구분할 때도 어떤 양극재 조합을 썼는지에 따라 이름이 정해집니다. 우리나라 배터리는 보통 '삼원계 배터리'라고 부릅니다. 우리나라의 NCM 배터리는 니켈, 코발트, 망간을 쓰고, NCA 배터리는 니켈, 코발트, 알루미늄을 쓰기 때문에 둘 다 삼원계라고 부릅니다. 반면 중국산 배터리로 대표되는 인산철 배터리, 즉 LFP 배터리는 리튬인산철을 사용합니다. 여기서도 세 가지 원소가 쓰이기는 하지만, 삼원계라고 부르지 않고 인산철이 핵심 재료이기 때문에 인산철 배터리라고 부릅니다.
한국식 양극재를 만드는 일이 얼마나 어려운지는, 과거 삼성조차 이를 만드는 것을 포기했다는 사실이 보여 줍니다. 삼성의 양극재 개발 실패에 얽힌 비하인드 스토리는 뒤에서 이어 보겠습니다. 지금 우리나라에는 전 세계 양극재 기업 1, 2, 3, 4위가 모두 있습니다. 일명 '세계 양극재 4대 천왕'이라고 불리는 무서운 회사들인데, LG화학, 포스코케미칼, 에코프로, 그리고 이번에 테슬라와 초대형 계약을 맺은 엘앤에프입니다. 그중 에코프로가 어떻게 시작해 이런 대성공에 이르렀는지를 살펴보면 무척 흥미롭고, 우리 삶에도 의미하는 바가 큽니다.
작은 중소기업이었던 에코프로가 전기차 배터리용 양극재 사업에 뛰어든 것은 2004년입니다. 당시 정부는 앞으로 전기차 시대가 올 것을 전망하며 전기차용 양극재 개발을 국책 과제로 선정해 연구하게 했는데, 아무도 이 사업에 뛰어들려 하지 않았습니다. 성공 난이도가 너무 높았기 때문입니다. 결국 딱 두 회사만 뛰어들었는데, 바로 삼성그룹의 제일모직과 에코프로였습니다. 일부에서는 이 양극재 기술의 성공을, 고려청자의 신비로운 비색을 내는 것만큼이나 어렵다고 비유했습니다. 아무리 재능과 노력, 많은 돈이 있어도 성공하기 힘들고, 여기에 커다란 행운까지 따라 줘야 한다는 것이었습니다. 그래서 무적의 삼성그룹조차 2004년 이후 3년간 당시 돈 1,000억 원이라는 막대한 연구비를 쏟아부었음에도 이렇다 할 성과를 거두지 못했습니다.
너무 어려운 사업이라 앞으로도 성공을 보장할 수 없게 되자, 삼성은 반도체와 스마트폰 사업에 집중하기 위해 2007년 양극재 사업에서 철수하기로 결정합니다. 그때 당근마켓에 매물로 올라온 삼성의 양극재 사업 매물을 본 에코프로의 이동채 회장은 판매자인 삼성에 연락해, 어차피 버릴 거라면 자신에게 팔라고 제안합니다. 그러면서 극강 수준의 현장 네고를 성공시켜, 1,000억 원이 들어간 사업을 그 10분의 1 가격인 100억 원에 사 오는 데 성공합니다. 게다가 에코프로는 가격을 후려친 것에 더해, 결제에서도 거의 최강의 카푸어도 울고 갈 120개월 할부를 제안하며, 매년 10억 원씩 갚아 나가겠다는 눈물겨운 제안을 했습니다. 삼성 입장에서는 어차피 접을 사업이었기에 쿨하게 받아들였고, 에코프로는 삼성이 3년간 1,000억 원을 투자한 사업을 고스란히 가져와 다시 출발하게 됩니다.
하지만 어려운 분야라 삼성의 양극재 사업을 가져왔음에도 연구개발 성과는 크게 나아지지 않았고, 사업은 더 깊은 적자의 늪에 빠졌습니다. 당시 이동채 회장은 대부분의 시간을 돈을 빌리기 위해 여의도 일대를 전전해야 했습니다. 양극재 개발은 삼성마저 손을 든 어려운 사업이었습니다. 이후 10년을 더 노력하거나 더 많은 돈을 쏟아부어도, 앞으로 20년을 더 노력해도 성공한다는 보장이 없었습니다. 그래서 시장과 투자자들은 미래가 불투명한 작은 중소기업에 너무나 차갑고 냉담했습니다.
그렇게 매일이 죽느냐 사느냐의 기로였고, 하루하루가 마지막인 것처럼 어렵게 버텨 냈습니다. 그러다 드디어 2021년이 되자 에코프로의 17년에 걸친 노력과 뚝심이 열매를 맺기 시작합니다. 이를 가장 잘 보여 주는 것이 에코프로의 주가입니다. 2004년 시작된 양극재 개발 사업이 길고 긴 고통의 암흑기를 보낸 끝에, 2021년을 기점으로 폭발적으로 성장했고, 최근 6개월 동안은 얼마 전 세계가 목격했던 테슬라의 폭등이 부럽지 않을 만큼 무섭게 치솟고 있습니다.
이번에 테슬라와 초대형 계약을 맺으며 다시 엄청난 기세로 날아오르고 있는 LNF도 마찬가지입니다. 에코프로와 비슷하게 2021년까지는 엄청난 돈과 시간을 쏟아부었지만 성과가 없는, 아주 어려운 시기를 보내야 했습니다. 그러다 2021년 드디어 전 세계 전기차 회사들로부터 기술력을 인정받기 시작하며 폭발적인 비상을 시작했고, 이번 테슬라 계약으로 앞으로는 더 높이 날아오를 예정입니다.
재미있는 이야기가 하나 있습니다. 2차대전 직전까지 독일에서 가장 인기 있던 음료는 코카콜라였습니다. 나치의 상징색인 레드와도 잘 어울려, 당시 독일 국민이 가장 좋아했던 음료였죠. 그런데 미국이 참전하면서 코카콜라의 독일 수출이 금지되었습니다. 독일에 남아 있던 코카콜라 제조 공장들은 더 이상 구할 수 없게 된 검은 코카콜라 원액 대신, 구할 수 있었던 오렌지, 파인애플, 포도 주스 등의 과일 원액으로 독일만의 코카콜라를 만들었습니다. 그렇게 탄생한 것이 바로 환타입니다. 환타는 독일에서 대히트를 치며 코카콜라를 넘어서는 최고 인기 음료가 되었고, 2차대전이 끝난 뒤 코카콜라는 이 환타 회사를 사들였습니다. 과거 삼성전자에게 100억 원, 그것도 돈이 없어 120개월 할부로 사업을 사 왔던 에코프로 역시, 지금은 삼성과 합작 회사까지 만들어 함께 세계 최고의 양극재를 생산하는 엄청난 회사가 되었습니다. 이를 보면 비상한 머리와 추진력도 성공에 중요한 요소이지만, 아무리 힘들어도 절대 포기하지 않는 끈기, 즉 그릿(Grit)이야말로 인생과 사업에서 큰 성공을 이뤄 낸 거의 모든 사례에서 발견되는 진짜 재능이 아닐까 싶습니다.
이 아름답고 흥미진진한 우리나라 배터리 이야기는 여기서 끝이 아닙니다. 이제 왜 우리 한국 회사들의 기술력이 그렇게 넘사벽인지, 그 회사들 어딘가에 외계인이 감금되어 재능 기부를 하고 있는 게 아닐까 싶을 정도의 비결을 살펴보겠습니다. 앞서 우리나라 배터리를 보통 삼원계 배터리라고 한다고 말씀드렸습니다. NCM 배터리에는 니켈, 코발트, 망간이 들어가는데, 여기서 핵심 기술 중 하나는 값이 비싸고 구하기도 어려운 코발트의 비중을 줄이고, 대신 값은 싸면서도 높은 에너지 밀도와 안전성을 담보하는 니켈, 그중에서도 니켈의 비중을 높여 양극재를 개발하는 것입니다. 최고의 성능을 구현하면서도 가격은 최대한 낮출 수 있는 스위치 포인트를 찾는 것이 모든 기업의 핵심 과제입니다.
양극재 재료들은 각자 역할이 있는데, 그중 코발트는 안전성과 수명, 성능을 담당합니다. 그래서 코발트 비중을 높이면 가장 좋겠지만, 그러면 가격이 너무 비싸져서 시장성이 없어집니다. 우리 한국 양극재 회사들은 오랜 기간 연구와 실험을 진행한 끝에, 니켈 함량을 높일수록 성능과 가격 경쟁력을 모두 확보할 수 있다는 것을 발견했습니다. 대신 니켈을 50% 이상까지 너무 높이면 배터리의 안정성이 크게 훼손되는 문제가 있었습니다. 세계 대부분의 회사는 여기서 방법을 찾지 못해 포기했습니다. 하지만 포기를 모르는 한국의 양극재 4대 천왕은 일명 '하이니켈 양극재' 기술을 개발해, 니켈 함량을 80% 이상까지 높이면서도 성능에 이어 안정성까지 함께 높여 세계를 놀라게 했습니다.
그리고 적당히를 모르는 이들은 연구를 계속해 '울트라 하이니켈' 기술까지 개발했습니다. 이름에서 짐작되듯, 니켈 함량을 90% 이상으로 높이면서도 기존 배터리보다 20% 더 가볍고, 20% 더 멀리 가며, 가격도 20% 더 저렴한 마법 같은 결과물을 만들어 냈습니다. 이런 말도 안 되는 연이은 혁신의 결과로, 지금처럼 세계 전기차 배터리 시장을 한국산 삼원계 배터리가 장악하게 되었습니다. 다른 나라 어디에서도 우리 삼원계 배터리가 구현하는 성능을 아직 따라 하지 못하고 있습니다.
더 무서운 점은, 한국 양극재 4대 천왕이 90%에서 멈추지 않았다는 것입니다. 반도체 회사들이 8나노, 3나노 등 점점 더 작은 나노 기술을 향해 경쟁하듯, 이들은 하이니켈 기술의 난이도를 계속 높여 2023년 현재 니켈 함량을 무려 97%까지 끌어올리는 데 성공했습니다. 이쯤 되면 더 이상 하이니켈 배터리라기보다 그냥 니켈 배터리 같기는 합니다. 아무튼 4대 천왕은 이제 니켈을 더 높일 수 없게 되자, 니켈 대신 훨씬 저렴하고 전고체 배터리 개발에 가장 유리한 원소인 망간의 비중을 높이는 기술을 열심히 연구하고 있습니다. 곧 하이니켈에 이어 하이망간 기술에서도 세계 최고가 될 것이고, 우리 배터리 하면 자동으로 떠오르는 초격차 기술력은 훨씬 더 크게 벌어질 예정입니다. 아직 안정성이 완벽하지 않은 지금의 배터리 이후, 필연적으로 올 차세대 전고체 배터리 시대에도 우리나라 배터리가 더욱 앞서 나갈 것으로 어렵지 않게 예상됩니다.
영상 초반에 말씀드렸듯, 세계 최대 전기차 회사 테슬라는 한 해 약 120만 대를 만듭니다. 이번에 엘앤에프가 공급하기로 한 하이니켈 양극재 물량은 연 40만 대분으로, 테슬라 전체 생산량의 무려 33%에 달합니다. 이는 테슬라가 배터리 회사에 의존하지 않기 위해 자체 배터리를 생산하는 사업 일정과도 연결되어 있습니다. 앞으로 해외 전기차 회사들이 배터리 회사에 종속되는 것이 두려워 우리나라 배터리를 피하려 하더라도, 자체 배터리를 만들려면 결국 우리나라 양극재 회사를 찾을 수밖에 없습니다. 이래저래 미래 전기차와 배터리 세상은 아무리 돌고 돌아도 결국 대한민국 천하가 되지 않을까 싶습니다.
삼성과의 당근 쿨 거래로 대한민국 최초의 배터리 투어가 되어, 120개월이라는 눈물 나는 초장기 할부를 끊어 가면서도 어려운 시기에 먼 미래를 보고 단호하게 투자를 진행했습니다. 이후 17년간 여러 번 회사가 문을 닫았어야 할 만큼 힘든 시기가 있었지만, 매번 그 어려움을 이겨 내고 오늘날 누구도 넘볼 수 없는 초격차 실력과 성공을 거두었습니다. 우리 개인들도, 우리나라도 지금 앞을 가로막고 있는 수많은 장애물을 잘 이겨 내고 넘어서서, 인내와 노력의 소중한 열매를 우리 모두가 곧 누릴 수 있는 날이 오기를 희망하고 응원합니다. 대한민국 양극재 만세, 대한민국 만세. 감사합니다.
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