21세기 4차 산업혁명 시대에 ‘산업의 쌀’인 반도체와 더불어 배터리는 가장 중요한 품목이다. 단순히 스마트 폰의 전력원을 넘어서 탄소중립을 위한 ESS(에너지저장장치)의 핵심일 뿐만 아니라 향후 UAM(Urban Air Mobility) 등 미래 모빌리티 방향을 이끌 중핵으로 부상하고 있다. 현재 글로벌 배터리 대전에서 선두는 중국의 CATL이다. 한편 기술적으로 앞서 있는 우리나라의 LG에너지솔루션, 삼성SDI 및 SK온 등의 추격을 받고 있어 글로벌 경쟁구도는 중국의 CATL, BYD 등과 우리나라 3사로 압축된다. 그러나 차세대 전고체 배터리 기술에서 앞서 있는 글로벌 3위 파나소닉 등 일본 기업도 배제할 수 없다. CATL을 필두로 국내 3사를 포함하여 세계 주요 기업들이 벌이고 있는 글로벌 배터리 대전의 양상을 살펴보고 우리 기업들의 대응 방향을 모색해 본다. <편집자 주>

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[뉴스투데이=곽대종 산업연구원 명예 KIET Fellow] 중국의 CATL이 4월 21일 첫 번째 개최한 ‘Tech Day 2025’를 통해 차세대 나트륨이온 배터리의 금년 말 양산 예정 등을 발표함으로써 국내 배터리 3사를 비롯한 글로벌 배터리업계에 충격을 주었다.

 

이미 2024년 기준 전세계 점유율 38.3%로 국내 배터리 3사 전체(23.2%)를 훌쩍 앞서고 있는 CATL이 차세대 배터리에서도 첨단기술력을 보유하고 있음을 과시한 것이다.

 

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• 5분 충전으로 최대 520km 주행 가능한 초고속 충전기술 금년 내 67개 이상의 전기차 모델에 적용 예정

 

이에 앞서 4월 15일 중국 정부는 열 폭주 현상이 사실상 없어야 하며, 어떠한 외부 충격도 견뎌야 할 뿐만 아니라 300회 이상의 초고속 충전에도 아무 문제가 없어야 한다는 매우 높은 배터리 안전 기준을 발표한 바 있다.

 

CATL의 첨단 배터리 기술 공개에 불과 6일 먼저 공표된 중국 정부의 배터리 안전 기준은 현재 글로벌 태양광 부품‧소재를 거의 독점하고 있듯이 중국이 미래 글로벌 배터리 시장도 계속 독점하려는 범국가적 전략을 공개적으로 천명한 것이다.

 

참고로 CATL 이외에도 2위 BYD와 CALB 등 6개 중국 배터리 업체들은 2024년 말 기준 전세계 시장의 61.9%를 점유하고 있다.

 

 

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• 차세대 나트륨이온 배터리 금년 말 양산과 1500km 주행 가능한 배터리 2~3년 내 상용화 추진

 

무엇보다 충격적인 것은 아직 어떤 배터리 메이저도 양산에 성공한 적이 없는 차세대 배터리인 나트륨이온 배터리를 금년 말 양산하겠다는 발표였다.

 

나트륨이온 배터리는 LFP보다 에너지 밀도가 낮고 무거울 뿐만 아니라 충전속도도 느린 단점이 있었는데 CATL이 이를 해결해 에너지 밀도를 175Wh/kg까지 높임으로써 LFP와 대등하게 했고 충/방전속도도 5배의 전류로 가능한 5C에 성공했으며, 최대 주행거리 500km를 달성했다고 발표했다.

(※ 1C는 배터리의 정격용량 기준으로 1시간동안 충전하는 속도를 의미. 따라서 5C로 충전한다면 12분(5분의 1시간)만에 배터리를 충전할 수 있음)

 

LFP 배터리의 낮은 에너지 밀도를 Cell to Pack 기술로 해결한 CATL이 이종 배터리 결합과 나노 기술을 통한 소재 효율 극대화로 나트륨이온 배터리의 기술적 한계를 극복한 것이다.

 

아울러 CATL의 나트륨이온 배터리는 열 폭주에 대한 내성이 뛰어나고 영하 30도의 극한 저온 환경에서도 30분 만에 80% 충전이 가능한 장점이 있다고 한다.

 

또한, CATL의 나르륨이온 배터리는 음극재로 흑연을 배제한 무음극 구조는 물론, 집전체 표면 코팅 및 저해질 첨가제를 채택함으로써 기존 리튬이온 배터리의 단점인 덴드라이트(침상 결정) 형성을 억제하는 기술을 적용하고 있는데 이 기술은 리튬이온 배터리뿐만 아니라 LFP 등에도 적용될 수 있는 폭넓은 장점을 갖고 있다.

 

 

CATL은 또한 2세대 Shenxing 배터리를 통해 5분 충전으로 최대 520km 주행이 가능하고 최대 충전 속도가 12C에 육박하며 최대 충전 전력은 1.3MW를 넘는 차세대 충전 기술을 공개했다.

 

이러한 기술은 기존 내연기관의 연료 주유 시간과 거의 맞먹는 수준으로서 전기차 운행에 있어 가장 큰 단점인 충전시간 한계를 극복한 것인데 CATL은 이 기술을 금년 내로 67개 이상의 전기차 모델에 적용할 예정이다.

 

 

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• 배터리 스왑 시스템 및 대형 상용차용 차세대 배터리도 발표

 

CATL은 이에 그치지 않고 배터리 스왑 시스템의 도입과 차세대 대형 상용차용 배터리도 발표함으로써 향후 글로벌 전기차 배터리 시장을 계속 선점해 나가려는 의지를 과시했다.

 

배터리 스왑 시스템의 경우 금년 내로 1천개의 스테이션을 설치하고 장기적으로 NIO, Changan, GAC, BAIC, Wuling 및 FAW 등과의 파트너십으로 3만개 구축을 추진할 계획이다.

 

또한, 대형 트럭용 초고속 충전 시스템을 통해 4C의 충전속도로 15분 만에 70% 충전이 가능하고 최대 15년 또는 누적 주행 거리 280만Km의 수명을 보장한다는 것이다. CATL은 이미 대형 트럭용 통합 24V 시동/정지 Naxtra 배터리를 개발한 바 있다.

 

 

국내 배터리 3사는 CATL을 비롯한 중국 배터리 메이저들의 글로벌 시장 공략으로 최근 시장 점유율 하락에 시달려 왔다. 뿐만 아니라 중국의 리튬, 니켈 및 코발트 등 전세계 배터리 광물자원의 독점으로 삼원계 배터리의 향후 입지도 위협받고 있는 실정이다.

 

최근 LG에너지솔루션이 기존에 인도네시아 정부와 체결한 11조원에 달하는 배터리 밸류체인 구축을 2년 만에 철회한 것이 대표적 사례이다.

 

그러나 CATL의 새로운 나트륨이온 배터리는 여전히 에너지밀도면에서 NCM 배터리를 대체하기에는 다소 낮아 고급 전기차용으로는 경쟁력이 떨어질 뿐만 아니라 양산에 성공할지도 아직 미지수라고 할 수 있다.

 

따라서 국내 배터리 3사로서는 트럼프 행정부의 대중국 제재 등 대외 여건 변화를 적극적으로 활용하고 첨단기술력 함양을 통해 아무쪼록 다시금 중흥할 수 있기를 간절히 소망해 본다.

 

[정리=최봉 산업경제 전문기자]

 

 

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◀ 곽대종(Daejong Gwak) ▶ 한국외국어대학교 경제학박사 / 산업연구원 명예 KIET Fellow / (전) 산업연구원 연구위원 / (전) 한국자동차산업협회 환경·기술분과 위원 / (전) 국가과학기술위원회 평가위원 / (전) 산자부 연구개발사업 평가위원 / (전) 규제개혁위원회 전문위원

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