中 배터리가 K-배터리보다 위험할까

[EV 팩트체크] LFP, 삼원계보다 화재 위험도 낮아…점유율 상위 기업일수록 품질 보증력↑

전기차와 배터리는 '바늘과 실' 같은 관계입니다. 배터리가 전기차 성능과 안전을 좌우하는 만큼 둘은 한 몸과 같기 때문입니다. 그러나 B2B 영역이다 보니 제대로 된 정보를 얻기 쉽지 않습니다. 정보의 비대칭으로 인해 많은 사실이 왜곡되고 또 잘못된 정보가 나돌기도 합니다. 올바른 산업 발전에 큰 지체현상을 일으킬 우려가 많습니다. 지디넷코리아가 전기차와 이차전지 관련 정확한 정보를 알리고, 독자들의 궁금증을 풀어드리겠습니다. [편집자주]

인천 청라에서 발생한 벤츠 전기차 화재에 중국 배터리 제조사 파라시스 제품이 탑재된 사실이 알려지며 국내에서는 중국산 배터리 기피 현상이 일어나고 있다. 그렇다면 중국 업체들이 만든 배터리는 정말 국내 업체들이 만든 배터리보다 화재 위험성이 더 높은 걸까.

최근 국내에서 전기차를 제조·판매하는 17개 완성차 브랜드가 일제히 배터리 제조사를 공개했다. 소비자가 전기차를 구매할 때 자신이 구매하는 제품에 대해 정확한 정보를 습득하고 안심할 수 있도록 한 것이다.

이번에 화재가 난 전기차 제품이 1억원을 호가하는 비싼 외제차임에도 중국산 배터리 제품을 사용한 것에 소비자들이 원성과 의문을 쏟아냈기 때문이다. 주요 완성차 브랜드 대부분 K-배터리(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온) 배터리를 적용하지만 제조 국가와 사업상의 이해관계로 CATL, BYD(비야디) 등 중국 또는 일본 파나소닉 제품을 사용하는 모델들도 적지 않다.

파라시스 배터리 (사진=파라시스)

이번 전기차 화재로 중국산 배터리는 '싸구려'고 마치 '화재 위험이 더 높은 배터리'라는 오해도 함께 커지고 있다. 

하지만 중국산 배터리가 모두 국산 배터리보다 위험하다고는 볼 수 없다. 안정성을 논하기 위해서는 기업의 생산 규모와 배터리를 구성하는 핵심 원소(삼원계) 종류를 살펴봐야 한다. 배터리에 들어가는 양극재 종류에 따라 열 안전성이 달라지기 때문이다. 중국산이냐 국산이냐로 화재 위험성을 논하는 것은 전제가 잘못된 셈이다.

박재범 포스코경영연구원 수석연구원은 "(벤츠 전기차 화재는)중국 제조사의 문제라기 보다는 LFP와 삼원계 배터리의 문제에 가깝다"며 "화재가 난 차량 역시 삼원계 배터리를 탑재했다"고 설명했다.

■ LFP 배터리, 中 기업 기술력·가격경쟁력 높아

국내 기업들이 주로 만드는 '삼원계(NCM·NCA) 배터리'는 리튬코발트산화물(LCO) 양극재로 만들어진다. 삼원계는 들어가는 물질들이 비싸긴 하지만 동일 면적 대비 높은 에너지 효율을 낸다. 즉 주행거리가 더 길다.

중국 기업들이 주로 만드는 'LFP 배터리'는 코발트 대신 인산철을 넣은 양극재로 만들어진다. 희귀 금속인 코발트, 니켈 대신 상대적으로 구하기 쉬운 철을 써 배터리 생산 단가를 낮출 수 있다. 단, LFP 에너지 효율은 삼원계의 60~80% 수준인 것으로 알려졌다. 

최근 저렴한 LFP 배터리 수요가 늘자, LG에너지솔루션 등 국내 기업도 LFP 배터리 생산에 뒤늦게 뛰어들었다. 하지만 중국 업체들과의 가격 경쟁이 쉽지 않은 상황이다.

박 수석연구원은 "국내 기업들은 그동안 LFP 기술력이 있음에도 (가격 경쟁력 때문에) 안 한 것이라고 많이 얘기한다"며 "현재 LFP 배터리 시장이 빠르게 성장하고 있고, 현 수준에서는 중국이 우리보다는 앞서있는 것은 맞다"고 했다.

(사진=LG에너지솔루션 배터리 인사이드)

중국 업체들은 LFP 배터리의 약점으로 꼽히는 주행 거리 문제도 풀어나가는 등 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 보통 배터리는 셀-모듈-팩 형태로 조립되는데 모듈을 없애고 셀에서 바로 팩 형태로 가는 셀투팩(CTP) 기술을 적용해 버리는 공간을 줄였다.

LFP 배터리의 장점 중 하나인 열 안전성도 강조한다. 섭씨 350도 이상 고온에서도 폭발하지 않거나 못을 관통해도 폭발하지 않는 등의 실험 영상도 있다. 

LFP 배터리에 못을 관통하는 실험을 하는 모습 (영상=BYD 유튜브)

전문가들 역시 LFP 배터리를 탑재한 전기차가 삼원계 배터리를 탑재한 전기차보다 안전성이 더 높다는 점을 인정한다. 

선양국 한양대학교 에너지공학과 교수는 "중국은 20년전부터 정책적으로 LFP 개발해왔으며 특허 이슈가 풀린 후 더 집중적으로 개발했다"며 "LFP 기본 특성이 (삼원계보다) 안전하기에 중국 배터리가 다 위험하다고 하기에는 LFP 배터리를 포함한다면 그렇진 않다"고 설명했다.

이어 "하지만 NCM 기술은 우리나라 셀이 그동안 쌓은 업력이 있기 때문에 더 우수하고, CATL이 많은 돈과 인력을 들여 개발하고 있다고 해서 갑자기 따라잡을 수 있는 것이 아니다"며 "LFP 배터리도 NCM보다 상대적으로 화재 위험성이 낮은 것일 뿐 화재가 나지 않는 것은 아니다"고 덧붙였다. 

실제로 중국에서도 LFP 배터리 탑재 전기차량에서 여러 원인 또는 원인 미상의 화재가 발견된 바 있다. 

■ "배터리 점유율 순위 높을수록 안정성 높다고 봐야"

이번에 화재가 발생한 벤츠 차량 배터리는 LFP 배터리가 아닌 삼원계 배터리였다. 게다가 기술력이 상대적으로 낮을 수밖에 없는 시장 점유율 기준 10위 안팎의 기업의 제품을 탑재해 더욱 논란이 됐다. 

시장조사업체 SNE리서치가 발표한 올해 상반기 배터리 시장점유율에 따르면 1~6위에 중국 CATL과 BYD 그리고 국내 3사와 일본 파나소닉이 포함됐다. 파라시스는 9위로 점유율이 1.8%에 그쳤다.

연간 누적 글로벌 전기차용 배터리 사용량(출처=SNE리서치)

업계에서도 삼원계 배터리 기술력은 아직 국내 업체들이 우위에 있다는 의견이 지배적이다. 1위 CATL은 삼원계와 LFP 배터리 둘 다 만들긴 하지만 LFP 기술력이 더 높은 것으로 알려졌다. 국내 기업들의 시장점유율이 높은 것은 그만큼 안정성이 높은 셀을 많이 생산해 내기 때문이라는 분석이다.

이정두 한국산업기술기획평가원 이차전지PD는 "중국산이 나쁘다기보다는 사실 세계 10위권 (기술력이)낮은 수준 기업 제품을 사용한 것이 문제"라며 "순위가 낮다는 것은 그만큼 품질 능력이 상위 회사들만큼 오지 않았다는 것"이라고 지적했다.

이어 "세계 점유율 5위 이내 회사들은 결국 높은 수준 품질 제품을 어느 정도 바운더리 내에서 꾸준하게 생산해 내는 능력을 갖추고 있다는 것을 의미한다"며 "필드 테스트를 나갔을 때 이벤트가 많이 안 났다는 것이 검증된 것이니, 순위가 낮은 기업은 중국을 떠나서 품질에 대한 관리 능력이 떨어질 수밖에 없다"고 부연했다.

중국 기업들이 국내 기업들보다 배터리시스템관리(BMS) 노력이 떨어진다는 지적도 있었다. 국내 배터리업계 한 관계자는 "중국은 화재 데이터 축적을 제대로 안 해 현황 파악이 힘든 것으로 알고 있다"며 "국내 기업들이 화재 관련 데이터 축적 또는 안전 기준을 맞추려 더 노력하고 있다"고 말했다.