GM-LG, 투입량 70% 줄여 저코스트화 … 파나소닉, 코발트 프리화

자동차용 배터리는 탈 코발트 흐름이 본격화되고 있다.
세계 각국에서 전기자동차(EV) 보급이 가속화되고 있는 가운데 추가 성장을 위해서는 전체 코스트의 30%를 차지하고 있는 배터리의 저가격화가 요구되고 있으며 배터리 생산기업들은 고가의 코발트 사용량 감축에 주력하고 있다.
미국 GM(제너럴모터스)은 LG화학과 합작으로 대형 LiB(리튬이온전지) 공장을 건설하고 있는 가운데 코발트 사용량을 70% 줄여 코스트를 40% 낮춘 것으로 알려졌다.
GM은 2021년 1월11-14일 온라인으로 진행된 CES2021 기조 강연에서 앞으로 출시할 모든 자동차를 전동화하겠다는 방침을 표명했으며, 2021년 여름 출시하는 쉐보레 볼트 EUV를 시작으로 2025년까지 전기자동차 30종을 출시할 예정이어서 배터리 고기능화 및 저코스트화에 박차를 가하고 있다.
GM은 LG화학과 합작으로 미국 오하이오에 세계 최대의 LiB 공장을 건설하고 있으며 LG화학과 공동으로 차세대 배터리 기술인 얼티움(Ultium) 플랫폼도 개발하고 있다.
얼티움 배터리는 양극재에서 코발트 함유량을 70% 줄이는 대신 알루미늄을 사용함으로써 코스트를 낮추고 용량을 60% 확대할 수 있는 것으로 파악되고 있다. 1회 충전으로 최대 450마일(약 720km) 주행할 수 있으며 코스트 40% 저감 및 25% 경량화 등을 실현한 것으로 알려졌다.
앞으로 코발트 사용량을 더 줄여 코스트 저감 효과를 60%로 확대하고 1회 충전당 주행거리도 500-600마일(약 800-1000km)로 대폭 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
얼티움은 기존 LiB 모듈을 조합함으로써 소형 자동차부터 대형 자동차까지 대응이 가능한 플랫폼이며, 출시 예정인 전기자동차 30종 외에 물류용 전동팔레트나 팔레트 탑재용 전기트럭 등에도 적용할 방침이다.
GM은 CES2021에서 1인승 전동 수직이륙기(eVTOL) 컨셉트 모델까지 공개함으로써 전동화 사회를 위해 주력하고 있다는 점을 강조했다.
일본 파나소닉(Panasonic)은 코발트 프리 LiB 출시를 예고했다.
파나소닉은 CES2021에서 전기자동차용 배터리의 미래 주제로 패널 디스커션을 진행하며 그동안 미국 테슬라(Tesla)에게 30억개의 LiB를 공급했고 30년에 걸쳐 배터리 개량에 주력해왔다는 점을 강조했다.
최근에는 테슬라가 2020년 가을 자체생산 계획을 발표한 4680 배터리와 동일 규격의 원통형 LiB 셀 개발에 착수했으며 2-3년 후 코발트를 아예 사용하지 않는 LiB를 출시하겠다는 로드맵을 공개했다.
코발트 프리 LiB가 실현된다면 자동차 배터리 분야의 리딩기업으로 도약할 것으로 자신하고 있다.
자동차용 배터리는 자동차기업이 배터리 생산기업에 출자하거나 합작투자에 나서는 방식으로 치열한 배터리 확보 경쟁을 벌이고 있다.
차세대 배터리로 기대되고 있는 전고체전지는 일본 도요타자동차(Toyota Motor)가 개발을 주도하고 있으며 삼성SDI도 개발에 착수한 가운데 중국 신흥 전기자동차 생산기업인 NIO도 2022년 전고체전지 탑재 전기자동차를 출시할 계획이라고 밝혀 주목된다.
코발트는 전기자동차 시장이 급성장하면서 거래가격이 급등하고 있다.
2021년 1월27일(현지시각) 영국 런던금속거래소(LME)에서 거래된 코발트 선물가격은 톤당 4만1250달러(약 4600만원)으로 2018년 12월 5만5000달러 이후 2년만에 최고치를 형성했다.
코발트 가격은 2021년 들어 28% 급등했다. 2020년 12월31일 3만달러 초반에 머물렀으나 유럽연합(EU)과 중국의 전기자동차 시장 확대 선언에 힘입어 폭등했다.
코발트는 전기자동차 배터리 성능을 결정하는 양극재에 투입되며, 양극재 부식 및 폭발 위험 제어에 필수적으로 사용된다. 하지만, 구리나 니켈 광산의 부산물로 얻어지는 만큼 희소성이 높아 전기자동차 배터리의 핵심 소재인 니켈의 2.5배 수준에 거래되고 있다.
세계 코발트 생산량의 70% 가량을 콩고민주공화국이 차지하고 있는 것도 문제로, 2020년 콩코가 코발트 시장에 대한 독점을 강화한데 이어 코로나19 사태로 일부 광산 운영이 중단되면서 공급량이 줄었고 잦은 내전으로 최근 몇년 동안 공급 차질이 빈발하고 있다.
중국이 아프리카 국가들과 긴밀한 관계를 맺으면서 광산을 장악한 것도 급등요인으로 지적된다. 중국은 콩고 코발트 광산의 40% 이상을 이미 제어한 상태로 파악되고 있다.
이에 따라 테슬라는 코발트를 사용하지 않는 배터리를 개발하고 있고, 일본 파나소닉과 제휴해 늦어도 3년 안에 코발트 없는 배터리를 내놓을 계획이다.
그러나 대책이 초기단계이고 현재 오스트레일리아, 캐나다, 인도네시아 등에서 신규 코발트 광산 개발작업을 진행하고 있지만 신규광산 개발에 최소 7년이 소요돼 코발트 강세는 당분간 계속될 전망이다.
한편, 전기자동차 시장조사기관 EV볼륨즈는 2020년 전기자동차 판매량이 총 324만대로 전년대비 43% 증가한 것으로 파악하고 있다.
코로나19 대유행으로 전체 자동차 판매가 20% 감소한 가운데 전기자동차는 선전했다. 중국이 134만대로 41%를 장악했고 독일 39만대, 미국 32만대, 프랑스가 19만대로 뒤를 이었다. 한국은 5만2000대로 10위권을 유지했다. (강윤화 선임기자)