1. EV/ESS 성장과 폐배터리 시장
지난 8년간 32배가 성장한 전기차 시장과 100배 증가한 배터리 시장은 투자자들에게 매력적인 산업으로 다가왔습니다. 지난해 전기차 320만대를 판매하며 전년대비 43%라는 성장을 이뤄냈고 배터리 출하량은 48%증가했습니다.
2030년에는 전기차 배터리 수요가 2.7TWh가 될 거승로 전망되면서 배터리 가격 인하, 정책 지원 등 다양한 이슈가 떠오르고 있습니다. 배터리의 기술 발전도 이뤄지면서 사용기간이 지난 폐배터리들이 생겨나고 있습니다. 향후 몇년 내로는 폐배터리 시장이 주목받지 못할 수도 있지만 미래에는 2차전지 산업에서 폐배터리 재활용 기술은 곧 기업의 가격 경쟁력에도 영향을 줄 것으로 생각되고 있습니다.
이번 포스팅은 삼성증권의 산업분석 자료를 기반으로 개인적인 생각을 담을 예정이라 주관적인 내용이 들어가 있을 수 있습니다. 이지스톡은 2차전지에 대해서 투자의견 중립을 유지하고 있습니다. 종목을 보기보단 산업에 투자가 적합하다고 생각합니다.
배터리 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상되고 있고 각 나라 정부마다 기후변화에 대한 정책들이 나오고 있습니다. 기후위기의 심각성이 대두될수록 친환경 관련 정책이 국정운영의 주요 이슈가 될 수 밖에 없기에 앞으로 전망보다 더 성장 가능할 것으로 보입니다.
배터리는 생산도 하지만 마지막 폐기와 재생의 과정이 필수입니다. LFP 배터리의 경우 단가가 저렴하고 원재료의 부담이 NCM계열보다 덜하다고 할 수 있습니다. NCM의 경우도 하이니켈로 가면서 망간, 코발트의 비중을 줄여나가며 비용을 줄이고 있습니다. 하지만 니켈 가격역시 저렴한게 아니기 때문에 배터리 재활용은 필수라고 할 수 있습니다.
배터리의 Health Factor - SoH : 배터리순환 경제를 다루는 데 있어서 배터리이 특성에 대한 이해가 필요합니다. 순환 경제이 고리가 되는 폐배터리는 수명이 다한 배터리로 이해하는 것이 맞습니다. 하지만 특정 어플리케이션으로의 기능이 다한 것이지, 식료품과 같이 내용물들이 닳아 없어져 제품 자체가 쓸모가 없어지는 것은 아닙니다. 따라서 폐배터리는 특정 디바이스가 요구하는 에너지 수준에 미치지 못한 것으로 이해하는 것이 타당합니다.
배터리의 요구 수준을 따지는 기준으로 SoH(State of Helath)라는 용어가 있습니다. 리튬이온이 충방전을 거듭하는 과정에서 최초 설계되었던 에너지 용량이 유지되지 못하고 감소가 일어나면서 SoH값이 떨어집니다. 이 SoH 값이 특정 수준을 하회하게 되면 감소의 기울기가 급해지고 이는 자주 충전을 해줘야하는 것을 의미합니다. 충전의 빈도가 늘어난다는 것은 이용하는 사람의 불편이 증가하는 것이기 때문에 배터리 수명이 다했다고 말할 수 있습니다. 보통 배터리 수명이 기준이 되는 SoH 값은 70~80% 수준입니다. 우리가 보통 스마트폰의 배터리가 빨리 닳는다는 것을 인식하게 되면 배터리 교체 혹은 스마트폰 교체를 생각하는 것과 비슷하다고 생각하면 됩니다.
하지만 배터리의 수명이 다하는 순간은 디바이스마다 다르게 됩니다. 같은 차종 아니면 전기차에서도 모두 다른 배터리 수명을 나타나게 됩니다. 스마트폰 배터리를 생각하면 이해가 쉽습니다.
Degradation = 하락률
배터리의 수명을 좌우하는 것은 전기차의 경우 사용자의 충전습관, 주행환경, 운전습관 등 다양한 요인이 있지만 무엇보다 배터리이 소재에 따라 수명이 결정됩니다. 배터리 소재이 전기화학적 작용으로 에너지를 내는 과정에서 재료의 구조가 영향을 받기 때문입니다. 따라서 수명 특성을 높이기 위해 음극재에서는 인조흑연을 쓴다거나 수명 특성을 개선해주는 첨가제들이 추가되고 있습니다. 특히 양극제는 배터리 수명의 큰 영향을 미치는 다결정 구조이다 보니 재료 입자를 단결정으로 제조하는 방식이 연구개발되고 있습니다. 그렇다고 해도 특정 시점에서 수명이 다하는 것은 피할 수 없기 때문에 폐배터리가 발생하는 것은 숙명입니다.
필연적인 폐배터리 성장 - 리사이클링/리유즈의 시대
전기차용으로 쓰던 배터리가 특정 수준의 에너지를 내기에 부족해진 상태라는 것은 남아있는 에너리 용량으로 다른 목적으로는 사용할 수 있다는 의미입니다. 다 쓴 배터리 내의 메탈 소재는 분리만 원할하다면 리튬이온 기반 충방전 배터리용으로 재활용될 수 있습니다.
전기차 배터리가 급증하면서 물량이 많이 늘었습니다. 배터리의 수명이 10년으로 생각한다면 10년 전에 출시된 전기차 배터리는 이제 폐배터리 수준에 들어섰다고 볼 수 있습니다. 2020년에 판매된 320만대의 전기차 배터리 역시 2030년에는 320만대 분량이 배터리, 180GWh가 폐배터리로 발생합니다. 배터리 소재 첨가재가 많이 개발되면서 수명이 길어지겠지만 보통 10년 안밖으로 수명이 결정지어질 것입니다. 그렇다면 기업은 지금부터 준비하지 않으면 10년 뒤에 올 큰 시장을 놓치게 됩니다.
2차전지의 전방산업은 전기차가 대표적이지만 ESS시장도 있습니다. 전기차의 배터리가 수명이 다했다고 하지만 ESS용으로 사용하는 것에는 제약이 없기 떄문에 리유즈의 시장으로 ESS가 주목되고 있습니다.
소재가격의 문제, 환경문제 등 다양한 이유로 폐배터리의 재사용은 필수불가결입니다.
글로벌 폐배터리 시장 전망
폐배터리 시장을 전망하는 것은 관련 기관마다 상이합니다. 그래서 아직 비교적 정확한 전망은 알 수 없고 판매되는 2차전지를 기준으로 계산하게 됩니다.
폐배터리 시장 전망이 엇갈리는 이유는 아직 산업 초기이기 떄문이기도 하고 폐배터리 대상을 규정하는 문제, 수명의 정의에 대한 문제 등 다양한 문제들이 있습니다.
삼성증권에서는 2030년 폐배터리 규모를 270만톤으로 제시하고 있습니다. 이 규모는 리유즈 및 리사이클링이 이뤄질 수 있는 잠재적인 대상을 고려한 것으로 확실하지 않다고 말하고 있습니다.
배터리 재사용 시장 현황 및 전망
전기차 시장의 개화에 힘입어 배터리 시장규모도 기하급수적으로 확대되고 있습니다. 이에 따라 배터리 생산을 위한 광물자원 수요도 급속도로 증가하고 있으며 향후 소비된 자원에 대한 재활용 방식도 이슈로 떠오르고 있습니다. ESG경영이 강화되고 있는 가운데 환경에 영향을 주는 자원의 순환이 배터리 시장에도 영향을 주고 있습니다.
전기차의 수명이 10년정도로 추정하고 배터리의 재사용이 가능한 방식은 세가지로 분류할 수 있습니다.
첫 번째는 단순폐기인데 매립으로 버려지는 배터리는 유독물질을 포함하고 있기 때문에 강한 규제를 적용받습니다. 대부분의 배터리가 망가졌을 경우에만 매립이 가능합니다.
나머지 두방식은 재사용과 리사이클링입니다.
배터리 재사용이 순환 경제 구축의 첫 단계로 판단하고 있는데 배터리의 수명은 전기차 업체가 보증하는 기간보다 길기 떄문입니다. 완성차업체가 보증하는 배터리기간ㅇ느 5~10년인데 배터리자체의 수명은 훨씬 깁니다. 보통 용량대비 80% 밑으로 내려가면 전기차 배터리로써의 효용가치가 떨어졌다고 판단되어 수명이 다했다고 판단하지만 배터리 자체의 수명은 끝난 것이 아니기 때문입니다.
전기차 배터리가 재사용될 수 있는 대표적인 곳은 ESS입니다. ESS는 배터리 잔여용량의 60%까지 사용이 가능하기 때문에 전기차에서 분리된 배터리를 재사용하는 것이 가능합니다. 재사용된 배터리를 10년정도 사용할 수 있다는 의미이기 때문에 배터리의 수명을 20여년으로 끌어올릴 수 있습니다.
배터리 재활용 기술이 아직 많이 부족한 상황이기 떄문에 기술 개발까지 배터리 재사용은 필수적인 사항이라고 볼 수 있습니다. 현재 전기차 시장이 커지면서 5년 뒤부터는 배터리 재사용이 활발하게 이뤄질텐데 그 시기 까지 기업은 준비되어야 합니다.
배터리 재사용 시장 현황
배터리 재사용 시장 또한 아직까지 상업화보다는 실증사업 수준으로 진행되고 있습니다. 하지만 기술적 재약 보다는 재사용 시장 확대가 이뤄질만큼 폐배터리 시장이 커지지 못했기에 발생하는 상황이라고 볼 수 있습니다.
초기 배터리 재사용 시장은 친환경차 판매를 개시한 완성차 업체의 주도로 형성되어 왔습니다. 완성차 업체는 Eaton, ABB와 같은 글로벌 유틸리티 업체과 제휴하여 ESS의 배터리로 재사용하는 프로젝트를 시작했습니다.
현재 배터리 업체의 배터리 재사용 시장 진출 현황입니다.
현재 배터리 셀업체의 대부분은 한국과 중국입니다. 셀업체 주도로 배터리 재사용 시장이 성장하고 있으며 완성차 업체와 협력하고 있습니다.
SK이노베이션은 기아와 배터리 재사용 및 재활용을 위한 실증사업을 1년간 진행하였고 E-GMP 플랫폼 기반의 첫 번째 모델인 EV6부터 본격적인 순환 경제 시스템을 적용하기로 했습니다. 기아는 배터리 성능평가 시스템으로 사용 후 배터리를 평가하고 잔존성능이 우수한 배터리는 모듈 또는 팩 단위로 나눠 ESS 배터리로 재사용하 계획입니다.
LG화학은 현대차 및 현대글로비스와 협력하여 배터리 재사용 사업에 진출하였습니다. 현대글로비스가 보유한 배터리를 전기 택시회사인 KST모빌리테에 랜털을 해주고 2~3년뒤 회수될 배터리를 LG에너지솔루션이 급속 충전용 ESS 배터리로 재사용하는 시스템입니다. 이를 위해 LG에너지솔루션은 최근 국내 오창공장에 폐배터리를 활용해 전기차용 충전 ESS를 개발 및 설치 완료하였습니다.
배터리 재사용이 경제성 분석
배터리 재사용 제품의 판매가는 잔존 수명에 따라 달라질 것으로 전망되고 있습니다. 표를 통해 알 수 있는 재사용시 배터리 가격은 KWh당 103달러입니다. 2차 사용시에는 47달러로 크게 낮아집니다. 신제품 대비 31%, 69% 저렴하기 때문에 경제성은 확보되었다고 볼 수 있습니다.
삼성증권
www.samsungpop.com
'투자레터' 카테고리의 다른 글
| 반도체 Weekly_하나금융투자 김경민 (0) | 2021.07.18 |
|---|---|
| 한국콜마 분석_박종대 (0) | 2021.07.17 |
| Illinois Tool Works (ITW) (0) | 2021.07.11 |
| Hormel Foods (HRL) (0) | 2021.07.11 |
| Aflac (AFL) (0) | 2021.07.11 |
