글로벌 전기차 시장이 빠르게 성장하면서 전기차 배터리 시장 주도권을 잡기 위해 기업 간 합종연횡이 활발하게 전개되고 있다.

특히 LG와 삼성, SK 등 K-배터리 업체들은 글로벌 완성차 업체들과 협력을 강화하며 점유율 확대에 드라이브를 걸고 있다. 특히 K-배터리를 무서운 속도로 추격하고 있는 중국과 일본을 따돌리기 위한 차세대 기술 개발에서 속도를 내고있다. 현재 중국은 리튬인산철(LFP) 배터리 등으로 기술 다각화에 나섰고, 일본은 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 상용화에 역량을 집중하고 있다.

15일 업계에 따르면 LG·삼성·SK그룹은 각 배터리 계열사에 대규모 투자를 통해 배터리 사업 육성에 힘을 싣고 있다.

◆車·배터리 업계 '합종현횡'

국내 배터리 업체들은 탈탄소 시대를 맞아 향후 폭잘적으로 성장할 전기차 시대에 대비해 완성차 업체들과 기술 협력에 나서고 있다. 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치는 글로벌 배터리 시장이 2025년에 1800억달러(약 211조원)로 메모리 반도체 시장 규모 1500억달러를 넘어설 것으로 전망을 내놨다.

국내 대표 배터리사인 SK온과 LG에너지솔루션은 각각 포드, GM과 합작공장을 발표했다. SK온은 포드와의 합작법인인 블루오벌SK 투자규모를 기존 60GWh에서 129GWh로 2배 이상 확대키로 했다.

SK온은 한국을 비롯해 미국, 중국, 헝가리 등의 거점에서 연간 40GWh 수준의 배터리 생산 능력을 갖고 있다. 블루오벌SK 등을 포함해 2023년 85GWh, 2025년에는 200GWh, 2030년에는 500GWh 이상으로 생산능력을 빠르게 확대시켜 가겠다는 계획이다.

LG에너지솔루션은 GM과의 합작법인인 얼티엄셀즈(Ultium Cells)에 대한 추가 투자를 통해 2025년까지 합작법인의 생산능력을 80GWh로 늘릴 계획이다. 미국 뿐만 아니라 한국, 폴란드, 중국 등의 전기차 배터리의 생산능력을 지속 확대해 2025년까지 430GWh의 전기차 배터리 생산 능력을 확보한다는 방침이다.

삼성SDI도 글로벌 4위 완성차 업체 스텔란티스와의 합작법인 설립을 통해 미국 진출을 공식화했다. 이번 합작법인 설립으로 삼성SDI의 전기차 배터리 생산 거점은 국내 울산을 비롯해 헝가리, 중국 서안까지 총 4곳으로 확대된다.

합작법인은 2025년 상반기부터 미국에서 최초 연산 23GWh 규모로 전기차 배터리 셀과 모듈을 생산하기로 했으며, 향후 40GWh까지 확장할 수 있다.

포스코 배터리 소재 계열사인 포스코케미칼 역시 GM과 손을 잡고 양극재 합작사업에 나섰다. 포스코케미칼은 북미 지역에 양극재 합작법인을 설립하고 2024년부터 하이니켈 양극재를 생산해 GM의 전기차 배터리를 생산하는 얼티엄셀즈에 공급하기로 했다. 이에 따라 포스코케미칼은 배터리 소재사 최초로 자동차업체와 합작사를 통해 북미에 배터리 핵심소재 공급망을 구축하게 됐다.

이처럼 배터리 업체와 완성차 업체간 협력은 안정적인 배터리 공급망 구축은 물론 전기차의 안전성을 확보하기 위함이다.

이에 질세라 중국과 일본도 해외에 공장을 설립하고 현지 시장 공략에 집중하고 있다. CATL은 중국 증시에 상장된 민영기업으로 최대 규모인 8조 원의 유상증자에 나섰다. 18억 유로(2조 4500억원)를 투자해 독일 튀링겐주에 세우는 유럽 공장과 더불어 중국 푸젠·광둥·장쑤성 신규 생산 라인, 기술 연구개발(R&D) 등에 투입될 자금이다. 중국 2위 배터리 업체 BYD도 올해 초 4조 5000억원을 조달한 데 이어 최근에도 2조 원 규모의 유상증자를 실시했다. 일본의 파나소닉은 노르웨이에 배터리 공장을 설립하고 완성차 업체인 도요타가 미국 노스캐롤라이나주에 현지 생산 라인 구축을 추진하고 있다.

◆한·중·일 주도권 경쟁

본격적인 전기차 시대를 앞두고 한국과 중국, 일본이 배터리 시장 주도권을 잡기위한 치열한 경쟁을 펼치고 있다.

LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI 등 국내 업체들은 에너지 밀도를 높여 주행거리를 최대치로 끌어올리는 삼원계(NCM) 배터리를 채택해왔다. 여기에 차세대 배터리로 니켈 비중을 높인 하이니켈 배터리와 전고체 배터리 등 기술 개발에 집중하고 있다.

반면 CATL을 대표로 하는 중국에서는 에너지 밀도를 낮춘 대신 상대적으로 싼 원자재를 사용한 리튬인산철(LFP)을 주로 생산했고 최근에는 주 원재료를 나트륨으로 교체해 저가 시장을 공략하고 있다.

일본은 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 상용화에 전력투구하고 있다. 전고체 배터리는 액체 전해액을 고체로 바꾼 전지다. 고체 전해질을 사용하면 전해액이 밖으로 샐 위험이 사라지고 양극과 음극의 접촉을 방지하는 분리막도 필요하지 않아 배터리 용량을 늘릴 수 있다. 일본 도요타가 지난 9월 전고체 배터리를 탑재한 전기차의 주행 영상을 공개했으나 양산까지는 다소 시간이 걸릴 것으로 보인다.

◆'재활용?' 폐배터리 시장 선점 경쟁 치열

전기차 전환이 빠르게 진행되는 만큼 수명을 다한 배터리 시장 선점을 위한 기술 경쟁도 빠르게 전개되고 있다.

LG화학과 LG에너지솔루션은 북미 최대 배터리 재활용 업체인 '라이-사이클(Li-Cycle)'에 지분 투자를 하며 배터리 재활용 분야에 대한 의지를 드러냈다. LG화학과 LG에너지솔루션은 최근 라이-사이클이 실시한 유상증자에 참여해 지분 2.6%를 확보했다. LG화학과 LG에너지솔루션이 각각 300억원씩 총 600억원을 투자했다.

지분 투자와 함께 장기 공급 계약도 맺었다. LG화학과 LG에너지솔루션은 2023년부터 10년에 걸쳐 라이-사이클로부터 니켈 2만톤을 공급받게 됐다. 이는 고성능 전기차(배터리 용량 80kWh) 기준 30만대분의 배터리를 제조할 수 있는 분량이다.

라이-사이클은 2016년 설립된 기업으로, 배터리를 재활용해 배터리 핵심 원재료를 추출하는 전문 기술을 확보하고 있다. LG화학과 LG에너지솔루션이 라이-사이클로부터 공급받을 니켈은 배터리 생산 과정에서 발생한 폐기물인 스크랩과 폐배터리에서 추출한 '재활용 메탈'이다.

특히 라이-사이클은 추출 과정에서 분진이 발생하지 않고 폐수를 100% 재활용해 유해 물질 배출을 최소화하는 친환경적인 '습식 방식'을 채택하고 있다. 이로써 니켈 공급 과정에서 환경·사회·지배구조(ESG) 경쟁력을 확보하고 각국 환경 규제에도 선제 대응할 수 있게 됐다는 것이 회사 측 설명이다.

LG에너지솔루션은 다양한 배터리 재활용·재사용 사업을 통해 자원 선순환 고리를 강화하고 있다.

LG에너지솔루션은 2025년까지 전 세계 모든 사업장에 자원 선순환 고리 체계를 구축하기로 했으며 오창공장에 폐배터리를 재사용해 만든 '전기차용 충전 ESS 시스템'을 설치해 운영 중이다.

SK온을 배터리 사업 자회사로 두고 있는 SK이노베이션은 지난 2일 조직 개편을 통해 배터리 금속 재활용 사업을 전담할 부서를 신설했다. 앞서 SK이노베이션은 지난 7월 '스토리 데이' 행사에서 배터리 재활용 사업을 본격화하겠다는 의지를 드러낸 바 있다.

또 SK이노는 배터리에서 배터리를 캔다는 목표 하에 빠르면 내년 초 대전 소재 폐배터리 재활용 데모 플랜트를 시범적으로 가동할 예정이다. SK이노는 지난해 폐배터리 양극재에서 수산화 리튬 형태로 리튬을 회수하는 기술을 세계 최초로 개발한 바 있으며, 50개 이상의 관련 특허를 출원했다. 배터리 재활용을 통해 배터리 적용 영역을 ESS 뿐 아니라 로봇과 플라잉 카 등으로 확장하는 것이 SK이노의 목표이다.

삼성SDI는 배터리 재활용 업체인 피엠그로우에 지분을 투자, 전기 버스 배터리를 재활용해 ESS를 만드는 사업을 추진하는 중이다. 아울러 헝가리에 유럽 최대 전기차 배터리 재활용 공장을 지은 성일하이텍과도 협업하고 있다는 설명이다.