롤랜드버거, 리튬이온 배터리 원자재 공급 병목 경고
리튬이온 배터리의 공급망 위험을 관리하는 방법
2022년 03월호 지면기사  /  윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr

“배터리 제조 단계를 더 지역화하고 공용화하면 지속가능성 향상과 함께 ESG 및 지정학적 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 비용도 낮출 수 있다.”

볼프강 베른하르트(Wolfgang Bernhart) 박사





배터리 전기차(BEV)는 기술의 발전에 따라 주행 거리가 연장되고 경제성이 개선되고 있을 뿐 아니라, 법적 규제로 인해 그 수요가 빠르게 증가하고 있다. 2021년 전 세계에서 팔린 승용차 중 배터리 전기차 비중은 4%에 불과했으나, 2030년에 그 비중이 30% 이상 높아질 것으로 예상된다. 그러나 이러한 수요 급증은 리튬이온 배터리의 공급망에 위험을 수반할 수 있다고 롤랜드버거(Roland Berger, RB)는 경고했다. 최근 공개한 보고서 “The Lithium Ion (EV) battery market and supply chain”에서 롤랜드버거의 수석 파트너인 볼프강 베른하르트(Wolfgang Bernhart) 박사는 배터리 원자재의 가용성 과제를 분석하고 그 극복 방안을 제시했다. 

베른하르트 박사는 “배터리 팩은 전기이동성(e-mobility)의 핵심 부품이다. 배터리 가격은 사용되는 전지(cell) 기술, 생산지, 원자재 가격에 크게 영향을 받는다.”라며 “원자재 가격 상승으로 인해 최근 몇 달 동안 이미 전기차 배터리 가격이 엄청나게 올랐다. 우크라이나 전쟁은 이러한 상황을 악화시키고 있다.”라고 지적했다. 그는 원자재 가격 상승은 전기차로의 전환 추세를 꺾지는 못해도 그 속도는 늦출 수 있다고 지적했다.


전기차 생산량 증가는 공급망에 상당한 부담을 준다. 세계 리튬이온 배터리 시장은 2030년까지 매년 30%씩 성장해  3,000기가와트시(GWh)를 초과할 전망이다. 2021년 중반 기준으로, NCM811(니켈·코발트·망간 비중 8:1:1) 배터리 팩의 평균 가격은 KWh당 약 130달러이다. 전지 비용은 배터리 팩 총비용의 약 75%를 차지한다. 양극활물질 및 음극활물질(CAM 및 AAM)과 같은 재료는 각 전지 비용의 70%를 차지하며 코발트, 황산니켈 및 리튬염과 같은 원자재 및 정제된 재료가 전지 비용의 30% 이상을 차지한다. 

전 세계적으로 전기차 판매량이 늘고 있는 가운데, 유럽이 전기차 시장을 주도하고 있다. 배터리 전기차는 유럽에서 2030년까지 전체 경차 판매량의 절반 이상(52%)을 차지할 것으로 예상된다. 북미(29%)의 거의 두 배이다. 중국에서는 배터리 전기차가 2030년에 경차 판매 비중의 38%를 차지할 것으로 예상된다.

이것은 EV 배터리의 생산 환경을 변화시키고 있다. 중국이 배터리 셀 생산을 주도하고 있는 가운데, 현재 유럽에 시설을 갖춘 제조업체는 소수에 불과하다. 그러나 향후 몇 년 안에 기존 OEM, 배터리 공급업체 및 유럽 스타트업을 포함한 다양한 글로벌 경쟁사들이 유럽에 공장을 열면서 상황이 바뀔 전망이다.

이번 연구보고서에서 롤랜드버거 전문가들은 관리해야 할 4가지 주요 공급망 위험 영역을 지목했다. 
첫 번째 공급망 위험은 지정학적 영역이다. 리튬과 같은 핵심 자원의 채굴과 가공은 중국, 호주, 칠레 등 소수의 국가에 집중돼 있다. 예를 들어 러시아는 세계 니켈 생산의 10%를 차지한다. 최근 러시아-우크라이나 전쟁이 시작되면서 원자재 가격이 급등하고 있다.


두 번째 공급망 위험은 ESG 이슈이다. 배터리 제조는 환경 측면과 사회적 측면에서 상당한 영향을 미친다. 리튬을 추출하려면, 엄청난 양의 물이 사용되며 일부 생산 공정에서는 많은 양의 이산화탄소(CO2)가 배출된다. 또한, 여러 광산에서 심각한 인권 문제가 제기되었다. 

세 번째 공급망 위험은 가격 문제다. 배터리 원자재 가격은 코로나19 팬데믹으로 인한 공급 불균형으로 인해 올해 사상 최고치를 기록하며 큰 변동이 있었다. 원자재 가격의 변동 외에도 증가하는 수요를 맞추기 위해 배터리 생산 능력을 늘리는 비용도 고려해야 한다. 롤랜드버거 전문가들은 향후 8년 동안 필요한 자본 지출(Capital expenditures, CAPEX)이 2,500억~3,000억 유로가 될 것으로 예상했다. 그 중 약 3분의 1이 유럽 수요를 맞추는데 필요할 것으로 내다봤다.

네 번째 공급망 위험은 공급/가용성 문제이다. 배터리 수요가 증가함에 따라 CAM 재료의 충분한 공급을 유지하기가 어려워지고 있다. 롤랜드버거 전문가들에 따르면, 니켈과 코발트의 공급량은 빠듯하겠지만 리튬의 경우 공급 부족 위험성이 높다. 리드타임도 고려해야 한다. 일반적으로 자원 탐사부터 리튬 생산을 위한 본격적인 광산 공장을 세우는 데까지 최소 3년이 소요될 수 있다. 니켈은 그 두 배에 이른다. 

공급 병목현상을 방지하려면 전체 공급망의 변화가 필요하다. 베른하르트 박사는 생산 단계에서 금속공학(metallurgy)과 화학(chemistry) 간의 통합적 접근방식이 비용 절감에 도움이 될 수 있다고 언급했다. 배터리 제조의 여러 단계를 더 지역화(regionalization)하고 공용화(co-location)하면 ESG 위험뿐 아니라 지정학적 위험도 줄일 수 있다. 또한, 재활용은 점점 더 중요한 역할을 할 것이라고 베른하르트 박사는 강조했다. 
 

규제 요건이 강화됨에 따라 가치사슬 전반에 걸쳐 기업들은 배터리의 순환경제를 채택해야 할 의무가 점점 더 커지고 있다. 배터리에서 재활용될 가능성이 있는 물질은 증가하는 수요를 충족시키는 데 중요한 역할을 할 전망이다. 

베른하르트 박사는 “전략적으로 자동차 및 배터리 제조업체는 업스트림 공급망에 더 깊이 관여할 수 있다. 이것은 장기 공급 계약에서 파트너십 및 투자에 이르기까지 다양하다.”며 “공급망의 모든 중요한 지점에 직접 관여하는 것은 비용과 시간이 많이 들지만 강력한 경쟁우위를 제공할 것”이라고 강조했다.



[AEM] Automotive Electronics Magazine


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