INTERVIEW Tom Einar Jensen, FREYR Battery 

노르웨이의 배터리 스타트업 프라이어는 24M Technologies 기반의 반고체 배터리 기술, 기가팩토리 규모의 생산 경로 확보를 추진하는 한편, 미국 조지아에서 기가 아메리카 배터리 제조 프로젝트를 전개하고 있다. Siemens Realize Live 2024에서 프라이어의 창립자 톰 아이나 얀센 회장과 만나 그들의 야망과 이를 지원하는 지멘스의 공헌, 글로벌 전기차와 ESS 시장 상황을 물어봤다.    

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr

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프라이어는 어떻게 시작된 것입니까?　
Jensen    노르웨이는 세계에서 전기차 판매량이 가장 많은 국가입니다. 차량의 93 ~ 94%가 배터리 전기차 등 전기차로 팔립니다. 내년이면 내연기관차 판매가 금지됩니다. 전기화가 사회에 미치는 영향에 대한 제도화된 지식은 우리에게 귀중한 통찰력을 제공했고 이것이 프라이어의 중요한 출발점이 됐습니다. 전 세계적으로 재생가능한 에너지원 구축이 증가하고 비용이 절감이 되고 있는 점을 인식하고 있지만 이 이점이 영구적이지 않다는 것을 알기에 저희는 더 많은 것을 추구하고 있습니다. 

우리는 기술적 우위를 찾아야 했습니다. 전 세계 기술을 조사하고, 한국, 중국, 일본, 유럽과 미국의 배터리 산업 핵심 기업 및 다수의 스타트업과 접촉해왔습니다. 우리는 ▶시장에 상업적으로 도입된 기술 ▶대규모 생산 시의 비용 경쟁력을 제공할 수 있는 잠재력 ▶시간이 지남에 따라 더욱 개선될 수 있는 능력이라는 3가지 필터를 갖고 기술을 탐색했습니다.

2019년과 2020년 사이 배터리 산업에 이 필터를 적용했을 때 남은 것은 많지 않았지만, 우리는 MIT에서 분사한 24M Technologies를 발견했고 기술 라이선스를 획득했습니다. 반고체(Semi-Solid) 기술을 간단히 설명하면, 이것은 더 크고 두꺼운 전극을 가능케 하는 새로운 배터리 설계 및 생산공정입니다. 현재 전기차에 사용되는 작은 전극 대신 궁극적으로 매우 크고 두꺼운 배터리를 상상합니다. 아직 그런 배터리를 만들 수는 없지만, 그 수준에 도달할 수 있다고 믿습니다. 



프라이어는 2021년 뉴욕증권거래소에 상장한 후 2022년부터 조지아에서 기가 아메리카 배터리 제조 프로젝트를 전개하고 있다.  



왜, 미국이죠?   
Jensen    2021년 SPAC 인수를 통해 뉴욕증권거래소에 상장해 두 차례에 걸쳐 약 10억 달러를 모금했습니다. 상장 당시 SPAC 거래 또는 PIPE 거래는 8억 5,000만 달러였는데, 그해 7월 환매 후엔 7억 300만 달러였습니다. 2022년 12월 말 후속 공모를 통해 2억 6,500만 달러의 추가해 이전의 일부 보조와 추가 자본을 통해 총 10억 달러(1조 4,000억 원) 이상을 조달했습니다. 지금 프라이어는 부채 없는 회사이고 건전한 재무제표를 갖고 있습니다. 

우리는 24M Technologies와 함께 산업 규모의 첫 번째 시설을 노르웨이에 건설했고, 2022년 8월 미국의 인플레이션 감축 법안(IRA) 도입 이후 미국에 진출했습니다. 이것은 세계에서 가장 영향력 있는 기후 법안으로 배터리 산업에서 이 법안의 인센티브는 타의 추종을 불허합니다. 비즈니스를 확장하는 데 필요한 지원 메커니즘에 대한 유럽의 대응이 여전히 지연되고 있다고 생각했기 때문에 우리는 미국으로 재편하기로 했습니다. 이제 우리는 델라웨어에 공식적인 미국 본사를 두고 있고 갈수록 많은 활동을 미국으로 옮기고 있습니다. 35개 주 150개 이상 로케이션을 조사한 후 조지아주 카우에타 카운티를 낙점했습니다. 여기에는 한국의 SK온도 있는데, 우리 위치에서 약 90분 거리에서 고품질 배터리를 생산하고 있습니다. 우리는 이곳 클러스터에서 약 370에이커를 확보했고, 24M Technologies를 보완하는 프로젝트를 준비 중입니다. 프라이어는 이 기술을 2022년 4월에 도입했고 아직 도입 단계에 있습니다. 

시장은 기하급수적인 성장을 경험하고 있습니다. 배터리 용량의 지역 생산이 중요한 이유는 이것이 새로운 에너지 시스템의 일부이기 때문입니다. 최종적으로 지역 에너지 시스템의 일부가 될 것을 생산할 수 있는 능력이 중요합니다. 미국이나 유럽이 아시아에서의 수입에 완전히 의존하지 않을 것으로 봅니다. 그들은 지역 생산을 확립해야 하고, 현재 제품의 80~90%가 아시아에서 나온다는 사실을 인정해야 합니다.


양극재, 음극재, 전해질, 분리막이나 셀 형태 등에서 다른 배터리 회사들과 차이는 무엇입니까? 프라이어가 페이스를 끌어올려 아시아의 리더들을 따라잡고 경쟁에 동참할 수 있을까요?
Jensen    기존 배터리 업체가 갖고 있는 유리한 출발점과 그 장점을 극복하는게 쉽지 않다는 말이죠? 네. 궁극적으로 이것은 학습 곡선을 중심으로 이뤄지기 때문에 상당히 어려운 일입니다. 생산에 들어가는 것입니다. 운영 개시, 확장, 문제 해결 및 프로세스 반복을 모두 수행하는 동시에 이를 위한 재정적 능력을 유지해야 합니다. 비용이 많이 듭니다. 특히 생산 초기의 높은 스크랩률을 고려하면 즉각적인 수익 없이 재고가 쌓이게 됩니다. 따라서 따라잡기 어렵다는 말이 맞습니다.

하지만, 우리는 특히 언급한 4개 요소와 관련해 기술의 본질적인 이점이 추격할 수 있는 잠재력을 제공한다고 믿습니다. 한 가지 중요한 측면은 생산 단계가 현저히 줄어들어 시설 면적이 줄고 용량 확장을 위한 CAPEX 요구사항이 낮아진다는 점입니다. 우리는 더 크고 두꺼운 전극을 만들고 있고 그 결과 반복되는 층이 적습니다. 결과적으로 비활성 물질이 적은 배터리를 만들 수 있습니다. 이는 궁극적인 이점을 제공합니다. 지난 몇 년 동안 배터리 비용의 감소는 주로 원재료 감소에 의해 주도됐습니다. 특히 리튬을 중심으로 재료 가격, 특히 중국의 급속한 생산력 확장으로 공급 과잉이 발생해 당초 예상보다 배터리 가격이 크게 낮아졌습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 우리는 다양한 구성요소에 중점을 두고 있습니다. 

양극 측면에서, 흑연 기반 음극과 기존 배터리보다 약 3 ~ 4배 더 두꺼운 전극을 갖춘 LFP 소재를 사용하고 있습니다. 또, 우리는 24M Technologies의 혁신 일환으로 전해질을 생산 공정의 마지막 단계가 아닌 초기 단계에 통합하고 있습니다. 분리막은 일관되게 유지됩니다. 현재 북부 노르웨이에서 작동 중인 최초의 초대형 시스템인 캐스팅 및 단위 셀 조립 머신에서 음극재와 양극재를 결합할 때 음극과 양극의 정렬을 보장해야 합니다. 일단 우리가 실제 운영 경험을 쌓으면 이 질문에 대한 더 나은 답변을 제공할 수 있을 것입니다. 

현 단계에서는 우리가 달성할 수 있는 혁신 속도는 불확실합니다. 그러나 우리가 설계 용량에 도달하면 이 기술이 기존 방법과 경쟁할 수 있는 근본적인 이점을 제공할 것입니다. 우리의 접근 방식은 동일한 원자재를 사용하면서도 더 작은 공간, 더 빠른 처리, 더 낮은 에너지 소비 및 노동 요구사항 감소를 제공합니다. 궁극적으로 이 개념은 배터리 또는 생산된 kWh 당 훨씬 더 저렴할 가능성이 있습니다. 물론 규모의 경제와 고용량 활용도가 없다면 이런 장점이 단점보다 클 수도 있습니다. 


24M Technologies의 라이선스 세트에는 여러 기술이 있는 것으로 알고 있는데요.  
Jensen    우리는 LFP 양극재 생산에 대한 또 다른 라이센스 계약을 맺었습니다. 앞서 언급했듯이 우리는 다양한 솔루션을 탐색하면서 기존 기술에 중점을 두었습니다. 이것은 차세대 미국 기반 IP와 기존 아시아 기반 IP를 결합하는 것으로 생각하시면 됩니다. 우리는 이 조합이 매우 유리하다고 믿습니다. 기존 기술을 사용해 빠르게 이동할 수 있기 때문입니다. 이는 GWh 규모에서 운영하기 더 쉽고, 입증됐습니다. 여전히 까다롭지만 더 쉽습니다. 한편, 차세대 기술은 상업적으로 도입됐으나 아직 GWh 규모로 입증되지 않았습니다. 그 조합을 관리하고 마스터하려고 노력하면서 우리의 재정 상태를 보호하고 시장에 진입하려고 합니다. 

우리는 24M Technologies의 라이선스 계약 이전에 약 18개월간 기술 선택 과정을 거쳤습니다. 앞서 언급한 3가지 기준으로 평가했으며, 동시에 실질적인 라이선시가 되기 위해 자본을 조달했습니다. 매우 도전적인 과정이었습니다. 만약 이게 쉬웠다면 누구나 할 수 있었겠죠. 
이것이 우리가 성공할 것이라는 보장은 아니지만, 문제 해결에 있어 강점이 됩니다. 자동화된 첫 번째 배터리 생산 라운드를 완료하고, 그것이 생각했던 대로 작동하는 것을 실제로 보게 될 때 보람이 있는 것입니다. 배터리 제조 시설을 구축하고 확장하며 운영하는 것은 극도로 어려운 일입니다. 

우리는 또 차세대 기술들도 검토했습니다. 그러나 지금은 이 두 가지 경로에 집중하는 것이 좋다고 생각합니다. 세계가 진화하고 우리가 더 강해짐에 따라 다음 단계로 나아갈 것입니다. 우리는 선택받는 산업화의 파트너가 되고 싶습니다. 추가적인 기술적 도전에 대해 두려워하지 않습니다. 지금은 우리가 가진 문제들을 해결하는 데 집중하겠습니다.







보완 프로젝트, 생산 속도를 높이기 위해 전통적인 제조업체와 파트너십을 원한다고 언급했는데요. 
Jensen    배터리 생산 확대는 도전적인 과제입니다. 그래서 우리는 기존의 최고 수준의 배터리 제조업체와 파트너십을 탐색해 기가팩토리 규모의 생산 경로를 가속화할 수 있는지 조사 중입니다. 이것은 아직 공개하지 않은 사항입니다. 우리는 파트너십 중심 회사입니다. 기본적으로 우리가 잘하는 일과 잘하지 못하는 일을 알고, 조직으로서 갖는 결핍을 보완할 수 있는 최고의 파트너들을 찾으려고 노력합니다. 지멘스도 이러한 파트너 중 하나입니다. 간단히 말해, 우리는 130GWh의 확정 및 조건부 공급계약을 체결했으며, 이 기술을 다른 솔루션으로 보완하는 방법을 모색하고 있습니다. 

24M Technologies의 기술로부터 운영 경험을 얻고 있는데, 이를 적용하는 데 예상보다 시간이 더 걸렸습니다. 그래서 우리는 전통적인 최고의 배터리 제조업체와 파트너십을 맺고자 합니다. 24M Technologies 기술은 차세대 기술이고 반고체 배터리를 생산하는 다른 방식입니다. 솔리드 스테이트, 나트륨 이온, 리튬에어, 리튬 황 등은 또 다른 차세대 기술입니다. 우리가 말하는 것은 전통적인 생산라인 장비를 사용해 하이니켈 배터리나 LFP 배터리를 각형, 원통형, 파우치 형태로 생산하는 것입니다. 


지멘스의 솔루션은 프라이어의 이정표 달성, 생산과 혁신에 어떻게 기여하나요? 
Jensen    우리는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 포괄하는 CQP(Customer Qualification Plant) 구축을 위한 주요 솔루션 제공자이자 지원자인 지멘스와 긴밀한 파트너십을 맺었고, GWh 스케일로 24M Technologies를 구축하면서 시스템을 설치했습니다. 지멘스에 따르면, 이것은 세계 최대 규모의 마스터 컨베이어 시스템이고 세계 최초란 중요 이정표입니다.

또, 소프트웨어 엔지니어링 능력과 AI 분석 정밀성 및 최적화는 매우 중요합니다. 지멘스는 이런 측면이 원활하게 실행되도록 보장하는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 생산 시스템의 디지털 트윈을 생성하고 활동을 가상으로 추정하고 비용이 많이 드는 오류를 방지할 수 있도록 했습니다. 본질적으로 이것은 배터리 공장의 상세한 가상 버전을 만드는 것입니다. 우리는 이 관계에서 많은 것을 배웠습니다. 이것은 본질적으로 소프트웨어가 하드웨어를 더 잘하고 빠르게 작동하도록 하는 것입니다. 하지만 아직 상업적인 생산에는 들어가지 않았습니다. 따라서 이런 관계의 실질적인 가치 영향을 어떻게 설명할지는 어렵습니다. 

다만 이것은 우리를 실제로 혁신적인 차세대 배터리 기술을 갖고 생산을 시작하는 지점으로 이끌었다고 말할 수 있습니다. 이것은 매우 가치 있는 것입니다. 이런 규모에서 웨스턴 기반의 IP 배터리 기술 중 아마도 유일할 것입니다. 그래서 프라이어의 위치가 매우 강력하다고 생각합니다. 
지멘스뿐만이 아니라 지멘스와 다양한 산업적 방법론 파트너, 기타 이해관계자들과의 협력이 요구됩니다. 이는 여러 당사자, 여러 솔루션 제공업체 접근법이었습니다. 지멘스는 우리에게 핵심적인 파트너입니다. 


새 공장과 새로운 개념을 개발하는 데 디지털 트윈과 AI는 어디서, 어떤 이유로 활용됐나요? 
Jensen    우리는 다양한 디지털 트윈 모듈을 사용하고 있고 두 가지 주요 측면에서 중점을 두고 있습니다. 하나는 다른 공급업체와 지멘스와 함께 개발 중인 배터리 설계 최적화를 위한 시뮬레이션 엔진입니다. 이 엔진을 통해 서로 다른 양극, 음극재, 전해질, 분리막 조합을 결합해 다양한 조합으로 배터리의 특성을 개선할 수 있는지 확인합니다. 예를 들어, 에너지 밀도를 높일 수 있는지, 사이클 수명을 길게 할 수 있는지, 기타 다른 속성을 향상시킬 수 있는지 등을 가상 시뮬레이션으로 확인합니다. 정확한 모델이 있다면 실제로 배터리를 생산할 필요 없이, 상당히 높은 확신을 갖고 배터리의 효과를 개선할 수 있는 10가지 퍼뮤테이션을 찾아내고, 이를 생산 과정을 통해 빠르게 테스트할 수 있습니다. 이것이 첫 번째 측면입니다.

두 번째는 프로세스 측면입니다. 배터리의 전기화학적 최적화를 위한 디지털 모델이 있고, 배터리에 대한 다양한 입력 요소의 조합이 있습니다. 또 전기기계 부분의 디지털 트윈 솔루션이나 시뮬레이션 엔진이 있습니다. 전기화학적 및 전기기계적 최적화를 결합할 때 흥미로워집니다. 전기기계적인 방정식 부분은 가능한 생산 시스템을 자세히 나눈 가상 표현입니다. 가상으로 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 속도로 재료를 통과시키면 병목 현상이 어디에서 발생하는지 등을 확인할 수 있습니다. 적어도 어느 정도 실제로 일어날 일에 대해 준비가 되는 것입니다. 하지만 모든 것의 핵심은 실제 세계에서 일어나는 것과 컴퓨터에서 시뮬레이션하는 것을 결합할 때입니다. ‘입력이 나쁘면 출력도 나쁘다’는 말처럼 현실에서 관측된 것을 배우지 않는 모델은 가치가 없습니다.  

오늘날 배터리 생산에 사용되는 재료의 이론적 잠재력은 우리가 할 수 있는 것보다 훨씬 높습니다. 여러 가지 다른 R&D 로드맵과 다양한 당사자들도 있습니다. CATL과 같은 회사들은 매우 큰 R&D 예산을 갖고 배터리 개선을 위해 많은 일을 합니다. 우리는 그렇게 많이 할 수 없고 똑똑한 방법을 찾으려고 노력하고 있습니다. 







전기차 시장. 어떻게 보시나요? 
Jensen    전기차 시장은 기하급수적으로 성장하고 있습니다. 배터리는 어디에나 있을 것이며, 전기화될 수 있는 모든 것이 전기화될 것입니다. 이것은 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 빨리 일어날 것입니다. 몇몇 사람들은 전기차 침투 속도가 느려지고 있다고 말합니다. 하지만 여전히 연간 20~30% 사이로 성장하고 있습니다. 이와 같은 속도로 성장하고 있는 다른 영역이 얼마나 있을까요? 몇 년 전 사람들이 예상했던 것보다는 낮을 수 있지만, 올해에도 여전히 전 세계적으로 1,700만 대의 전기차가 배치될 것입니다. 이것은 글로벌 기준으로 20% 시장 점유율로 나아가는 것이고 계속될 것입니다. 

우리의 주요 집중 영역 중 하나는 에너지 저장 분야입니다. 따라서 대형 컨테이너 솔루션부터 테슬라의 파워월 유형 솔루션까지 생각합니다. 이 시장은 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 빠르게 성장할 것입니다. 

많은 사람이 수소에 대해 이야기합니다. 수소는 많은 관련성이 있고 흥미로운 사용 사례를 갖고 있습니다. 심지어 연료전지차도 있습니다. 하지만 배터리는 일부의 약점에도 불구하고 다른 어떤 기술보다 우위에 있습니다. 이것은 이제 시작에 불과하며, 더욱 개선될 것입니다. 배터리는 이미 수소 기반 솔루션보다 3배 우수합니다. 수소에 부정적이어서 이런 말을 하는게 아닙니다. 배터리는 더 많은 애플리케이션에서 선호되는 스토리지가 될 것입니다. 


ESS 시장 전망을 해주세요?  
Jensen    스토리지 시장에서 고려해야 할 몇 가지 동향이 있습니다. 캘리포니아가 적절한 사례인데, 여기서 무슨 일이 일어나고 있는지 조사해 보면 다른 많은 곳에서 무슨 일이 일어날지를 알 수 있습니다. 
올 4월 저녁 이곳에서 배터리는 그리드에 통합된 가장 큰 발전원이 되었습니다. 캘리포니아에는 약 10GW의 배터리가 설치돼 있습니다. 환산하면 대략 20 ~ 30GWh에 해당합니다. 성장 궤적이 중요한데, 태양광 설치 증가와 함께 더 많은 스토리지 설치가 예상됩니다. 캘리포니아에서는 초과 발전 용량을 수용할 장치가 필요합니다. 그렇게 되면 캘리포니아는 인근 주로부터 전력 수입을 중단하고 전력 생산을 위한 천연가스 의존도를 줄일 수 있습니다. 

텍사스도 상당한 발전을 경험하고 있고, 다른 지역, 많은 주도 이런 전환의 중요성을 인식하기 시작했습니다. 다양한 지역에서 세 자릿수 MWh 규모의 많은 프로젝트가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 뉴욕은 가스 공장에서 벗어나려는 야심 찬 계획을 세웠습니다. 
추세는 미국만이 아닙니다. 유럽에서도 분명합니다. 유럽의 에너지 환경은 다양한 에너지 시스템을 갖춘 여러 국가의 결합으로 매우 복잡하지만, 기본 원칙은 같게 유지됩니다. 즉, 재생 에너지 시스템으로 전환하는 것입니다. 

배터리는 에너지 믹스와 관계없이 날씨에 따라 달라지는 발전의 가변성 완화에 도움이 될 수 있습니다. 더 많은 가변성이 들어오면 추가적인 배터리의 필요성은 더욱 분명해집니다. 이것은 스페인이나 포르투갈과 같은 특정 지역에만 국한되지 않습니다. 변동을 효과적으로 관리하려면 그리드 전체에 배터리가 필요합니다. 결과적으로 에너지 저장 솔루션의 개발 및 보급이 기하급수적으로 증가할 것입니다. 상당한 비용 절감으로 가격 차를 차익거래하고 공급망 병목 현상 해결이 경제적으로 가능해졌습니다. 사람들이 대규모 시연을 목격하고 이런 기술이 실제로 작동하는 모습을 보면서 배터리와 태양광 발전을 둘러싼 회의론은 줄고 있습니다. 

영국은 배터리 저장 솔루션 분야에서 상당한 진전을 이루었으며 독일, 스페인, 이탈리아, 프랑스 등에서도 유사한 개발이 진행되고 있습니다. 원자력 발전조차도 배터리 솔루션의 이점을 활용해 전력망 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

AEM_Automotive Electronics Magazine