① EX30의 두 가지 배터리
볼보가 프리미엄 소형 전기 SUV ‘볼보 EX30’을 공개했다. 여러 차례 티저를 노출해 온 만큼 볼보의 엔트리 급 전기 SUV에 대한 기대가 뜨겁다. 공개된 EX30 제원 중에서 흥미로운 관전 포인트 중 하나는 배터리라고 할 수 있다. 볼보는 사용성에 맞춰 LFP(인산철), NCM(삼원계) 등 2 종류의 배터리 타입을 제공할 예정이다.
여기서 주목할 점은 인산철 배터리와 삼원계 배터리의 주행거리 차이다. 먼저 후륜기반 LFP배터리는 1회 충전 시 최대 344km(WLTP 기준)의 주행가능거리를 제공하며 도심 주행에 최적화된 성능을 갖췄다. 동일하게 후륜 기반 삼원계 배터리는 최대 480km(WLTP 기준)까지 주행이 가능하다. 두 배터리의 주행거리는 100km 이상 차이를 보이고 있다. 그렇다면 리튬 인산철과 니켈 코발트 망간 삼원계 배터리 두 가지 타입이 이토록 성능에 차이가 나는 이유가 무엇일까?
② LFP vs NCM
삼원계와 LFP 배터리 모두 리튬이온 배터리에 속한다. 역사로만 따지면 2006년 LG화학이 최초로 양산에 성공한 삼원계보다 LFP가 10년 정도 빠르다. 하지만 LFP는 고유의 양극재 특성으로 인해 주행거리에 있어 불리하다.
NCM 배터리는 니켈을 함유한다. 에너지밀도 개선에 유리한 니켈 비중을 높일수록 고용량 배터리에 유리하기 때문이다. 일례로 ‘하이니켈’로 분류되는 니켈이 80% 함유된 NCM822 배터리 기준 에너지 밀도는 1kg당 약 240Wh인데, 일반적인 LFP 배터리의 에너지밀도는 1kg당 약 160Wh 정도로 NCM에 비해 작다. 따라서 삼원계 양극재 배터리가 LFP 양극재 배터리에 비해 더 우월한 퍼포먼스를 낼 수 있는 것이다. LFP 배터리는 삼원계 만큼의 성능을 내려면 상대적으로 크기가 더 커지고 더 무거워질 수밖에 없는 한계를 지닌다.
그렇다고 NCM 등의 삼원계 배터리가 무조건 좋다고도 할 수 없다. 가격이 너무 비싸기 때문이다. 더 먼 거리를 주행할 수 있지만 양극재에 들어가는 니켈, 코발트 등의 재료는 인산, 철 등의 소재보다 희소하고 비싸다는 단점이 있다. 사용되는 리튬도 LFP의 탄산리튬보다 비싸고 생산량이 적은 수산화리튬이 들어간다.
전기차 가격은 미래 전기차 대중화를 위한 핵심 경쟁력이고, 배터리는 전기차 가격의 절반가량을 차지하고 있다. 따라서 이를 위해 삼원계보다 LFP에 점차 초점이 맞춰지고 있는 형국이다.
③ 글로벌 업체들이 주목하는 LFP 배터리
지난해부터 각국 정부는 보조금을 줄이고 있다. 전기차 구매가 점차 활성화되면서 1대당 지급하는 보조금 액수를 줄이는 대신 더 많은 전기차에 지급하겠다는 방침이다. 이는 전기차 안정기에 접어들수록 계속해서 줄어들 것으로 보인다. 중국은 13년간 유지했던 전기차 보조금을 올해부터 아예 폐지했다.
자연스럽게 소비자의 부담이 높아졌다. 여전히 전기차는 동급의 내연기관 대비 비싸기 때문에 제조사는 이를 상쇄하기 위해 주행거리는 다소 포기하더라도 LFP 배터리를 대안으로 내세우는 것이다. 삼원계를 고집하던 국내 배터리 3사 역시 LFP에 주목하고 있다.
최근 2023년 1분기 실적 발표에서 그간 LFP 배터리 개발에 미온적이었던 삼성SDI는 NMX 배터리와 더불어 LFP 배터리도 개발 중이란 소식을 전했고 LG에너지솔루션은 올해 3월 미국 애리조나주에 3조원을 들여 ESS(에너지저장시스템)용 LFP 배터리 제조공장을 설립한다고 발표한 바 있다. 2025년부터는 이곳에서 전기차용 LFP 배터리도 생산할 계획이다. SK온 3사 중 가장 LFP 기술력이 앞선 것으로 평가받는다. 지난 3월에는 LFP 배터리 시제품을 공개하기도 했다.
전기차 업계 판도가 시시각각 변화하고 있다. 테슬라에 따르면 전기차 보급이 활성화되고 전 세계인 모두가 전기차를 탄다면 중국 업체의 LFP 배터리 점유율은 61%에 달한다. 업계는 이미 전기차 배터리의 대세는 LFP 배터리라며 입을 모은다. 기술의 상향 평준화가 어느 정도 이뤄진 삼원계에 비해 성능 면에서 더욱 발전할 여지가 많이 남아있다는 평가다. 과연 미래 배터리 업계는 어떻게 흘러갈지 귀추가 주목된다.
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