(전기차, 2차전자 산업 이해) 전기차 배터리 산업 특성과 원가절감 노력

 

삼프로TV '업종 기초교육과 실전 투자 전략' 2차전지 기초'를 듣고 요약한 내용입니다.(아래 링크 참고)

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전기차 배터리 산업의 특성은 다음과 같습니다.

 

1. 수주 산업(전기차 업체들로부터 주문을 받아 제작된다.)

 

전기차 업체들은 자동차 모델별로 장기생산계획(5년 이상)을 세운 후 이에 의거하여 배터리 업체를 선정한다고 합니다. 때문에 모델별로 배터리를 발주하고, 한번 공급사로 선정될 경우 장기간(적어도 5년) 공급사의 지위를 유지할 수 있습니다. 때문에 '초기 선점효과'가 무엇보다도 중요합니다.

 

2. 배터리 용량

 

전기차 배터리는 보통 차량 하부에 배치하며 차량의 종류에 따라 탑재용량이 상이합니다. 하지만 평균적으로는 하이브리드 자동차(HEV)는 1KWh, 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 10KWh, 친환경 순수 전기자동차(BEV)는 60KWh의 배터리를 탑재한다고 합니다.

 

보통 스마트폰 한 대당 배터리 용량이 10~14Wh이라고 합니다. 그렇게 따지면 친환경 순수 전기자동차(BEV)는 대략적으로 스마트폰의 4,000배~6,000배에 해당되는 용량입니다.(이렇게 비교하니 어느 정도 실감이 납니다.)

 

3. 배터리 가격

 

전기차에 들어가는 배터리는 개당 가격으로 따지는 게 아니라 용량당(KWh) 가격으로 표시된다고 합니다.  전기차를 만들 때 배터리 업체들은 배터리 모듈형태로 자동차 업체에 배터리를 공급하고, 자동차 업체는 배터리 업체로부터 공급받은 모듈 형태의 배터리를 팩으로 조립하는 형태입니다.

 

셀/모듈팩 별로 가격이 상이하며 규모의 경제에 따라 가격은 점차적으로 하향 안정화 추세입니다. 팩 기준 100$/KWh가 내연기관과의 Price Parity 달성가격이라고 합니다. 쉽게 말해 팩 기준 100달러가 되어야 내연기관 차량 대비 가격경쟁력이 있다는 의미입니다.

 

셀, 모듈, 팩 등의 개념에 대해서는 아래 링크를 참고하시면 되겠습니다. 

(삼프로tv 업종기초교육) 전기차 배터리 생산공정

 

 

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전기차가 친환경적으로 좋다고 해도 결국은 경제적으로 이점이 있어야 고객들의 선택을 받을 수 있습니다. 따라서 자동차 제조업체들은 끊임없이 원가를 낮추어 '합리적인 가격'을 제시해야만 소비자들의 선택을 받을 수 있고, 그런 노력이 뒷받침되어야 비로소 전기차가 대중화될 수 있습니다. 

 

전기차의 제조원가 중 배터리의 비중이 40% 정도를 차지한다고 합니다. 그렇다면 배터리의 원가를 낮추어야 하는데 배터리 원가 구조는 재료비 비중이 높아 고정비 레버리지 효과가 낮고 이에 따라 높은 마진 기대가 어렵다고 합니다. 쉽게 이야기하면, 재료비에 따라 가격 변동이 심한 편이라고 합니다. 배터리 원가 구조의 특성 상 배터리 원가 구조가 가격 변동이 심한 만큼 전기차의 제조원가는 변동비가 높은 비중을 차지하기 때문에 전기차의 경우 10% 이상의 영업이익률을 달성하는 것이 쉽지 않다고 합니다.

 

<참고> 제조원가 = 변동비 + 고정비
○ 변동비 : 수량에 비례하여 유동적인 가격
○ 고정비 : 감가상각비, 인건비 등 어느 정도 고정된 가격
○ 보통은 고정비 비율이 높을수록 영업이익률이 좋은 편

 

전기차가 대중화되기 위해서는 제조원가의 40%를 차지하는 배터리 가격 인하가 뒷받침되어야 합니다. 이에 따라 내연기관과의 Price Parity가 달성되는 배터리 팩 가격 100$/KWh를 맞추기 위해 원가절감 노력이 이루어져야 합니다. 2021년 초 기준 배터리 팩 가격은 대략 140~150$/KWh이며, 연평균 5% 하락 시 2025년 이후 달성될 것으로 전망하고 있습니다.

 

출처 : https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20200216/99724476/1, 그림출처 : NEWSIS

 

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배터리 원가절감을 위한 노력은 다음과 같습니다.

 

1. 생산속도 향상

 

분당 생산속도(PPM : Production Per Minute, 1분 당 몇 개를 생산하는가)가 100PPM에서 200PPM, 300PPM 등으로 향상됨에 따라 단위당 Capex 15% 감소된다고 합니다. 그만큼 생산속도를 증가시킬 경우 당연히 단위당 CAPEX(Capital Expenditure, 자본적 지출)은 줄어들 것이고 그만큼 원가가 절감될 것입니다. 기술 개발을 통해 생산속도를 향상시키고자 노력하고 있습니다. 

 

2. 수율(생산제품 중 정상제품 비율) 개선

 

생산 노하우를 축적하여 생산과정에서 발생하는 불량제품의 비율을 낮춤으로써 제조원가를 감소시키고자 노력하고 있습니다. 단위 셀/모듈의 크기를 키워 모듈/팩에 들어가는 부품수를 최소화할 경우 무게, 부피, 원가 등을 감소시켜 가격효율성 제고할 수 있습니다. 이 과정 속에서 에너지 밀도 향상에 따른 단위당 원가가 감소하고, 양극재, 음극재 등 소재들의 성능 향상을 통한 배터리 성능이 높아질 수 있습니다. 

 

3. 충전속도 단축

 

현재 전기차 업체는 배터리 충전소요 시간을 10~15분 정도로 단축시켜줄 것을 요구하고 있습니다. 이를 위해서는 고출력 충전기 뿐 아니라 고출력 충전이 가능한 배터리가 필수일 것입니다.(2021년 초 현재 고출력 충전기는 이미 350~400KW급까지 개발이 완료되었다고 합니다.

 

이를 위해 양극/음극/분리막/전해액 개선을 통해 고전압, 고전류 구동이 가능한 배터리를 설계할 경우 실리콘복합체 사용확대 통한 충전속도 단축을 기대할 수 있습니다. 또한 음극 구조를 수평구조에서 3D구조로 변경할 경우 시간당 리튬 흡수량을 늘려 고속충전 지원이 가능할 수 있습니다.

 

출처 : 삼성SDI, 메리츠증권 리서치센터