LFP(인산철리튬) 배터리는 3원계 배터리를 역전할 것으로 예상된다.
LFP배터리는 리튬 이온 베이스에 인산염과 철이 주원료인 전구체를 채용한 2차전지로 주행거리가 가장 큰 약점이나 기존 3원계 대비 코스트가 저렴한 장점이 부각되고 있다.
최근 테슬라(Tesla)를 필두로 현대자동차그룹과 KG모빌리티, 포드(Ford), GM(제너럴모터스) 등이 연이어 LFP 탑재 전기자동차(EV)를 공개하고 있으며 보급형 모델 출시와 함께 탑재량이 더욱 늘어날 것으로 예상되고 있다. 
중국은 CATL과 비야디(BYD) 등을 통해 글로벌 LFP배터리 생산량 중 95.0%를 장악하고 있으며 중국시장 역시 중국기업들이 80% 이상을 점유하며 LFP배터리 점유율이 3원계 배터리를 넘어섰다.
LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등 국내 배터리 3사는 LFP배터리에 소극적이었으나 최근 LFP 개발 및 상용화에 착수했고 정부는 LFP 연구개발(R&D)에 대한 자금 지원 계획을 발표했다.

세계시장, 3원계 점유율 추월 “코앞”
LFP배터리는 저가형 전기자동차 유행과 함께 글로벌 시장이 성장할 것으로 예상된다.
최근 중국, 유럽, 한국 등 주요국들이 전기자동차 구매보조금을 폐지 및 축소하면서 소비자들의 구매 부담이 가중됨에 따라 저가형 모델에 대한 수요가 증가하고 있다.
테슬라, 폭스바겐(Volkswagen), BMW, GM, 스텔란티스(Stellantis), 현대자동차‧기아, KG모빌리티 등 글로벌 주요 자동차기업들은 2만5000-3만달러 수준의 보급형 모델을 출시할 계획이며 원가 절감을 위해 LFP배터리 채택에 나설 것으로 예상된다.
특히, 미국은 2022년 전체 자동차 판매대수 중 전기자동차 비중이 7%에 불과했으나 IRA(인플레이션 감축법)을 통해 전기자동차 보급을 본격화하고 있다.
LFP배터리는 글로벌 전기자동차 배터리 시장점유율이 2020년 11%에서 2021년 25%, 2022년 31%로 상승했고 2024년 3원계 배터리를 넘어 60%를 상회할 것으로 전망되고 있다. 중국산 전기자동차 탑재 비중은 2023년 3월 이미 70%에 달한 것으로 파악된다.
LFP배터리를 탑재한 중국산 전기자동차는 주로 유럽, 오스트레일리아, 남미를 중심으로 수출하고 있다.
테슬라 중국법인은 LFP배터리 탑재 자동차로 2022년 중국 전기자동차 수출대수 중 40%에 해당하는 27만대 이상을 아시아, 유럽 등지에 수출했다.
LFP배터리를 주력으로 글로벌 1위로 부상한 비야디는 2022년 수출량이 5만6000대로 전년대비 307% 폭증했으며 주요 수출국은 유럽, 멕시코, 일본, 타이, 오스트레일리아, 브라질 등으로 파악된다.
중국 배터리 시장점유율은 2022년 CATL이 44%로 1위, 비야디는 37%로 2위를 차지하는 등 LFP배터리를 주력 공급하는 중국기업 2곳이 80% 이상을 장악했고 3원계 배터리에 주력해 중국에서 생산한 배터리 95% 이상을 테슬라에게 공급하는 LG에너지솔루션은 시장점유율이 9위에 그쳤다.
중국 배터리 생산기업들은 중국 뿐만 아니라 해외에서도 LFP배터리를 직접 개발하거나 지분 매입, 공급계약 체결을 통해 원료를 확보하고 있으며 업스트림 단위부터 수직계열화를 이루어 강력한 가격경쟁력을 갖춘 것으로 평가되고 있다.
탄산리튬과 인산철 전구체는 대부분 중국 자체적으로 조달하고 있으나 최근 탄산리튬 수입량을 늘리고 있으며, 인산철 전구체의 핵심 원료인 인광석은 중국 정부가 생산을 통제하고 있다.
미들스트림 단위의 핵심인 양극재는 출하량이 급증하고 있고 생산량 대부분을 자국에서 소화하고 있다.
한병화 유진투자증권 연구원은 “비야디를 비롯한 중국 전기자동차 관련기업들이 LFP배터리 도입으로 높은 영업이익률을 유지하며 고성장하고 있다”며 “최근 비야디, CATL, 고션하이테크(Gotion High Tech) 등이 상용화하고 있는 LFP배터리는 3원계와 비교해 기술적으로 부족함이 전혀 없다”고 강조했다.
중국 배터리 생산기업들은 LFP배터리의 낮은 에너지밀도를 CTP(Cell To Pack), CTC(Cell To Chassis) 등 배터리 용량을 추가하는 공간기술로 극복했으며 열관리 시스템, 첨가제를 활용해 저온 주행거리 격차를 10% 안팎으로 줄인 것으로 알려졌다.

K-배터리, LFP 트렌드 탑승한다!
LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등 국내 배터리 3사는 LFP배터리 개발 및 상용화에 착수했다.
LG에너지솔루션은 LFP를 ESS(에너지저장시스템)에 도입한 엔블록E를 2023년 하반기 유럽에서 정식 출시하고 중국 장쑤성(Jiangsu) 난징시(Nanjing)의 3원계 생산라인 일부를 LFP로 전환할 계획이다.
LFP는 3원계 대비 가격이 저렴하고 화재 위험이 적으며 수명이 길다는 장점이 있으나 무겁고 에너지밀도가 낮아 전기자동차용으로 부적합하다는 평가를 받았다.
하지만, ESS는 전기자동차 대비 에너지밀도의 중요성이 낮아 중국산 LFP 채용이 확대되고 있으며 2021년 처음으로 3원계보다 더 많이 채용돼 2030년에는 과반을 점유할 것으로 예상된다.
SNE리서치에 따르면, LG에너지솔루션과 삼성SDI는 ESS용 배터리 시장점유율이 2020년 합계 50%를 넘었으나 CATL을 비롯한 중국기업들이 LFP로 저가 공세를 펼치면서 2022년 15.8%까지 하락했다.
LG에너지솔루션은 3월 미국 애리조나에 3조원을 투자해 ESS용 LFP배터리 16GWh 생산라인을 건설하고 2026년을 목표로 독자 개발한 파우치형 LFP배터리를 생산할 계획이다. 테슬라 요청에 따라 전기자동차용 LFP를 개발하고 있는 것으로 알려져 미국 IRA에 따른 수주 가능성이 커진 것으로 판단되고 있다.
SK온은 최근 개최된 인터배터리 2023 전시회에서 국내 배터리 3사 중 최초로 LFP 시제품을 선보였다.
SK온은 기존 LFP의 주행거리가 섭씨 마이너스 20도 정도 저온에서 기존 대비 5-70% 수준으로 급감하는 문제를 하이니켈 배터리를 통해 축적한 소재 및 전극 기술로 극복해 저온 상태에서도 비교적 안정적인 주행거리를 확보하는데 성공했다.
삼성SDI는 4월 상하이(Shanghai)에 R&D 센터를 개설하고 LFP배터리 개발에 착수했으며 망간을 섞어 에너지밀도를 높인 LFP 시제품을 SK온에 이어 2번째로 공개했다.
삼성SDI의 LMFP(리튬·망간·인산·철)는 기존 LFP의 한계를 극복하기 위해 망간 함유량을 늘려 배터리의 열 안전성을 높였으며 에너지밀도가 LFP 대비 약 1.2배 높은 것으로 알려졌다.
삼성SDI 관계자는 “기존에 주로 개발하던 NCA(니켈·코발트·알루미늄)와 비교했을 때 가격이 저렴하고 LFP에 비해서는 성능이 더 뛰어나다”고 강조했다.
반면, 장정훈 삼성증권 연구원은 “중국은 LFP 가공비가 3원계 대비 절반도 되지 않아 전기자동차용 배터리 시장에서 한국이 단기간에 가격 경쟁력을 확보하기 쉽지 않을 것”이라며 “중국과 동일한 형태의 LFP가 아닌 망간계 등으로 포트폴리오를 넓히거나 ESS 시장에서 프로젝트성으로 수요에 대응하면서 당분간 자체 생태계를 구축해야 할 것”이라고 주장했다.

중국산 수입액 6조원으로 115% 폭증
국내에서는 중국산 LFP 배터리 수입이 폭증하고 있다.
한국무역협회에 따르면, 2023년 1-8월 중국산 전기자동차용 배터리 수입액은 2022년 전체 수입액 34억9000만달러를 대폭 상회한 44억7000만달러(약 6조원)로 전년동기대비 114.6% 폭증했다. 
글로벌 전기자동차용 배터리 전체 수입액 46억3000만달러 중 중국산이 97%로 대부분을 차지한 반면, 한국산의 중국 수출액은 6600만달러로 2022년의 절반 수준에 그쳐 전기자동차용 배터리가 리튬, 전구체 등 2차전지 중간재와 더불어 중국 무역적자의 주요 요인이 되고 있다.
현대자동차그룹, KG모빌리티 등 국내 완성차기업들이 2023년 가격 경쟁력 확보를 위해 중국산 배터리 채택을 본격화함에 따라 수입액이 증가한 것으로 판단되며 중국산 LFP배터리 수입 확대는 LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등이 본격적으로 LFP 양산에 들어갈 것으로 예상되는 2026년 이전까지 계속될 것으로 예상된다.
LFP배터리는 안전성이 높고 가격이 상대적으로 저렴하나 에너지밀도가 낮고 무겁다는 단점 때문에 비중국 시장 수요가 많지 않았으나 보급형 전기자동차 모델을 중심으로 가격 경쟁력의 중요성이 커지고 CATL 등 중국기업들이 성능을 크게 개선함에 따라 최근 채택이 빠르게 늘어가는 추세이다.
글로벌 배터리 시장점유율 1위인 CATL은 최근 15분만에 완충해 최대 700km를 주행할 수 있는 LFP배터리 선싱을 발표하면서 LFP의 기술적 한계를 상당 부분 극복했다는 평가를 받고 있다. 
정부는 중국의 글로벌 LFP 시장 장악에 대응해 500억원 이상의 LFP배터리 관련 R&D 과제를 추진한다. 
산업통상자원부는 미국 IRA를 계기로 북미 진출 확대가 기대되는 국내기업을 대상으로 5년간 7조원을 지원하고 2023년부터 LFP 연구개발 과제를 추진할 예정이다.
국내 배터리·소재 생산기업들은 LFP배터리 개발에 착수하고 일부 생산을 준비하고 있어 관련 신규 과제가 국내기업들의 시장 진출을 자극할 것으로 판단된다.

핵심광물, 수급 조기경보 대상 확대
2차전지 등 첨단산업에서 공급망 안정의 중요성이 커지면서 핵심광물 수급 이상 징후를 조기에 포착하기 위한 관리체계가 강화되고 있다.
한국광해광업공단은 2023년 핵심광물 수급안정화지수 관리 대상에 네오디뮴을 비롯한 희토류 5종류와 망간, 흑연을 추가했으며 조기경보 시스템의 광물이 기존 리튬, 코발트, 리튬, 동, 몰리브덴, 텅스텐 등 6종에서 모두 13종으로 늘어났다.
한국광해광업공단이 관리 대상에 추가한 망간과 흑연은 각각 2차전지 양극재의 핵심 소재, 음극재의 주요 소재로 사용되는 광물이며, 흑연과 희토류는 중국산 수입 의존도가 높아 2022년 기준 수입액 가운데 중국산 비중이 각각 92.5%, 50.4%를 차지했다.
정부는 장기화하는 미국-중국 무역갈등에서 중국발 공급망 불확실성 확대에 대응하기 위해 리튬, 코발트, 흑연 등 33종의 핵심광물을 선정해 2030년까지 중국산 수입 의존도를 50%로 낮추고 전기자동차 폐배터리 등 폐기물의 핵심광물 재자원화 비율을 20%로 높이는 내용의 핵심광물 확보 전략을 발표한 바 있다.
정부 예산안에 따르면, 핵심광물 국가 비축 사업에서 2024년 관련 예산이 기존 372억원에서 2331억원으로 2000억원 가까이 대폭 늘어났으며 한국광해광업공단은 리튬 24일분, 갈륨 60일분, 희토류 1년치 이상을 새로 확보할 계획이다. (김진희 기자: kjh@chemlocus.com)