원자재 급등에 에너지밀도 개선 LFP 부상 … 중국이 90% 장악

전기자동차(EV)용 배터리 시장 판도가 급변하고 있다. 
국내기업들이 주도하는 3원계 LiB(리튬이온전지)가 표준으로 시장을 주도하고 있으나 최근 중국기업들이 주도하는 LFP(리튬인산철) 배터리 시장이 급성장하고 있다.
국내기업들도 중국산 부상에 대응해 LFP 배터리 생산과 전고체전지 투자를 적극화하고 있다.
3원계 배터리는 배터리의 용량을 좌우하는 핵심 부품인 양극재를 니켈·코발트·망간·알루미늄 중 3가지를 사용해 제조하며 주행거리가 LFP 배터리보다 길어 호황을 누리고 있다.
하지만, 최근 니켈·망간 가격이 급등하자 리튬에 비해 가격이 낮은 철(Ferro)과 인산염(Phosphate)을 활용한 LFP 배터리가 부상하고 있고, 전기자동차 시장이 급성장하면서 가격 경쟁력이 중요해져 자동차 메이저들도 LFP를 주목하고 있다.
메르세데스 벤츠(Mercedes-Benz)는 2024년부터 소형·준중형 전기자동차 배터리를 LFP 배터리로 교체할 방침이다. 소형은 장거리 대신 주로 도심 출퇴근용으로 사용하기 때문에 주행거리가 400km 안팎이면 경쟁력이 있는 것으로 판단하고 있다. 
세계 최대 전기자동차 생산기업 테슬라는 앞으로 모든 차종의 스탠더드 모델에 LFP 배터리를 탑재하겠다고 선언했고 폭스바겐(Volkswagen), 포드(Ford) 역시 LFP 배터리 사용을 추진하고 있다. 애플카를 개발하고 있는 애플도 초기부터 LFP 배터리 탑재를 고려하고 있는 것으로 알려졌다.
자동차기업들이 LFP를 주목하고 있는 것은 중국기업들이 LFP의 단점인 에너지밀도를 보완하는 기술을 개발했기 때문이다.
전기자동차 배터리는 셀이 모인 모듈, 모듈이 모인 팩으로 구성되나 세계 최대 메이저인 중국 CATL은 모듈 단계를 없애고 곧바로 배터리 셀을 팩으로 만드는 셀투팩(Cell to Pack) 방법을 개발했다. 셀투팩 공정 기술 개발로 배터리 탑재공간이 15-20% 늘어나면서 LFP 배터리를 이용해도 소형 자동차는 400km 이상 주행할 수 있게 됐다. 
LFP는 중국이 점유율 95%를 차지하고 있다.
SK온은 LFP 배터리 개발 검토에 그치고 있고, LG에너지솔루션은 ESS(에너지저장장치)에 우선 적용하는 방향으로 LFP를 개발하고 있다.
국내 배터리 생산기업들은 니켈 함량이 높은 NCM(니켈·코발트·망간) 등 3원계 LiB에 치중하며 LFP 배터리를 개발하지 않았다. 3원계 배터리는 에너지밀도가 높아 주행거리가 길고 부피가 작아 전기자동차 생산기업들이 선호하고 있기 때문이다.
다만, 가격이 상대적으로 높고 최근 화재가 발생한 전기자동차 배터리가 대부분 3원계로 안전성이 문제가 되고 있다.
철과 인산으로 구성된 LFP 배터리는 3원계와 비교해 주행거리는 짧지만 가격이 코스트가 낮으며 채용 전기자동차에서도 일부 화재 사고가 보고되고 있으나 3원계보다는 안전하다는 인식이 높은 것으로 파악된다. 
CATL, BYD 등 중국기업들이 LFP 배터리 생산에 집중하며 시장을 주도하고 있다.
LG에너지솔루션과 삼성SDI는 2021년 초까지도 LFP 배터리의 주행거리 한계를 의식해 개발에 부정적이었으나 LFP 배터리 선호 현상이 분명해지면서 개발을 추진하고 있으나 SK이노베이션의 배터리 자회사 SK온은 아직 개발계획을 밝히지 않고 있다.
전기자동차 배터리 시장은 앞으로 고사양 3원계 배터리와 중저가형 LFP 배터리로 양분될 것이 확실시되고 있다. (박한솔 선임연구원)