탄소발자국을 삭제키 위해 친환경 전기차로의 전환을 추진 중인 미국 자동차 시장에서 전기차의 핵심인 ‘배터리’가 이슈로 떠오르고 있다. 이와 관련, 미국의 경제전문지 포브스는 2월 18일 자에서 배터리 전문가인 가빈 몽고메리(Gavin Montgomery) 리서치 디렉터의 분석을 토대로 한 ‘미래에너지–전기차는 배터리 수요를 어떻게 변화시켰나’라는 기사를 게재했다.

포브스는 이 기사에서 가장 먼저 “향후 20년 동안 배터리 수요의 약 90%가 전기자동차(EV)에서 발생할 것”이라며 “전기차 시장은 향후 20년 동안 연간 평균 15%의 이른바 ‘놀라운’ 속도로 성장을 지속할 것”으로 예측했다. 반면 휴대용 전자 및 에너지 스토리지 시스템(Energy Storage System, ESS)의 성장은 그에 비해 미미한 수준일 것으로 예상했다.

다만, 가빈 몽고메리 디렉터는 “비용차이와 차량재고의 느린 회전에 따라 2030년대에 이르러서야 비로소 EV가 내연기관(ICE) 차량을 대량으로 대체할 것”으로 분석했다. 이어 “현재 1,000만 대의 EV가 있고, 2030년에는 1억 대, 그리고 2040년 이후에는 4억 대의 EV가 운행될 것”으로 전망했다.

포브스는 둘째로 “EV가 대중 시장에 진출하기 위한 조건으로는 배터리 비용이 전부”라며 “더 높은 에너지밀도와 접근 가능한 급속충전 기반구조의 전망에 따라 범위 주변의 소비자 불안이 빠르게 해소될 것”으로 예상했다. 이어 “배터리 비용은 5년 만에 절반 이상 감소해 현재 kWh당 150달러를 밑돌고 있는데 4년 이내에 100달러를 밑으로 내려갈 것”이라고 덧붙였다.

이 수치는 단지 상업적 문턱으로 보이는 장벽일 뿐이지 ‘커머셜’은 내연기관 차량과의 완벽한 경쟁력을 갖춘다는 의미라는 것. 잡지는 “궁극적으로 소비자들은 그들이 지불하는 자동차 가격의 평등을 원하는 반면, 자동차회사들은 내연기관 자동차에서 얻는 것과 같은 마진과 EV의 수익을 필요로 하기 때문”이라고 지적했다.

이와 관련해 포브스는 “지난 2월 서울에서 열린 가상 컨퍼런스에서 고객조사에 따르면 이의 수준은 kWh당 75달러 이하”라며 “그것은 10년 후반까지는 일어나지 않을 것”으로 전망했다. 이후 우리는 EV의 더 빠른 성장을 보게 될 것이라고 덧붙였다.

포브스는 셋째로, “니켈, 망간, 코발트(NMC)가 적어도 향후 10년간 주요 배터리화학물질로 사용 될 것”이라고 밝혔다. 실제로 대부분의 자동차 회사들은 이미 EV의 약 절반을 공급하고 있는 니켈, 망간, 코발트 산화물로 만든 음극이 있는 리튬이온 배터리에 대한 전략을 짜고 있다.

배터리 산업 내 유수 기업들은 NMC 1:1:1과 같은 이전 세대의 세포보다 에너지 밀도를 높이고 비싸고 위험한 코발트를 줄이는 데 큰 진전을 이뤘다. 예컨대 NMC 8:1:1과 같은 고니켈 저코발트 셀은 비록 어려움이 없지는 않지만 이미 상용화됐으며 2025년까지 EV 시장의 약 60%를 점유할 것으로 예상되는 상황이다.

일례로 SK이노베이션은 전기차용 고에너지밀도 배터리 분야에 대한 연구 개발에 집중해서 전기차에 필수적인 성능과 안전성을 균형 있게 확보했다. SK이노베이션은 2014년 전 세계 최초로 니켈-코벨트-망간 (NCM)을 각각 60%, 20%, 20% 비율로 배합한 NCM622 개발하고 2016년 배터리 상용화 성공에 이어, NCM을 각각 80%, 10%, 10%로 섞은 NCM811 양극을 적용한 배터리 또한 2016년 전 세계 최초로 개발하고 2018년부터 양산해 기아 니로에 납품하기 시작했다. 최근에는 중국 베이징기차의 럭셔리 전기차 브랜드인 아크폭스와 현대 코나에도 납품을 시작했다. 지금껏 단 한 번도 SK이노베이션의 NCM811배터리에서 화재가 발생하지 않았다는 점에서도 안정적인 품질을 인정받고 있다.

SK이노베이션은 더 나아가 니켈의 함량을 한층 더 높인 NCM9 1/2 1/2(니켈 90%, 코벨트 5%, 망간 5%) 배터리도 2019년 세계 최초 개발에 성공했다. 이 배터리는 에너지 밀도가 높아 주행거리를 크게 늘린다. SK이노베이션이 개발한 NCM9 1/2 1/2 배터리는 미국 조지아 공장에 짓고 있는 제2공장에서 생산해 2022년~2023년 사이부터 포드가 개발 중인 F-150 전기차에 탑재될 예정이다.

포브스는 넷째로, “핵심 배터리 (희토류) 금속의 공급은 EV의 변형수요를 충족시키기 위해 개발돼야 한다”고 지적했다. 중국이 이들 금속의 공급망을 장악하는 것은 우려할 만한 일이지만, 오늘날 물가의 상승을 정당화할 수 있는 즉각적인 자원공급 문제는 없지만, 단지 최근 몇 달 동안 투자자들을 흥분시키고 있는 ‘EV 활황’이 더 늘어날 뿐이기 때문이다.

그러나 잡지는 “EV 판매가 증가함에 따라 리튬, 코발트, 니켈의 공급 문제가 대두되고 있다”면서 “각각의 주변의 위험은 상당히 다양하다”고 진단했다. 리튬의 경우 2030년까지 배터리 부문에서 6배 증가한 가장 가파른 수요 증가에 직면해 있지만 공급기반은 상대적으로 다양하며 개발되지 않고 접근성이 좋은 저위험 자원(호주, 아르헨티나, 칠레)이 수요증가에 부응하기 위해 시장에 제공될 수 있을 것이라고 덧붙였다.

코발트는 빨간색 플래그 배터리 금속으로, 모든 ESG* 과제와 함께 콩고 민주 공화국과 무기력하게 연결된 공급망이며 DRC는 현재 시장의 70% 이상을 공급하고 있고 호주와 인도네시아의 신규 생산에도 불구하고 이 10년 동안 수요가 증가하더라도 이 점유율을 유지할 것이라고 전했다.

(*) ESG(Environmental, Social and Governance) : 비재무적 요소인 환경(Environment), 사회(Social), 지배구조(Governance)에서 얼마나 많은 가치를 창출하고 있는지를 뜻한다.

포브스는 “코발트 시장의 경우 2027년부터 적자로 돌아서며 2030년대에 EV 판매가 시작되면 채굴과 재활용 코발트가 10년 중반까지 예상 수요의 절반만 충족시킬 수 있을 것으로 예상한다”고 밝히고 “NMC셀을 축출하기 위한 새로운 배터리 기술이 등장하지 않는 한 세계는 DRC에 더욱 의존하게 될 것”이라고 강조했다.