홀대받다 대세된 'LFP'…K-배터리, 中 추격 신기술 개발 고삐

리튬인산철(LFP) 배터리가 전기차 시장 대세로 자리잡자, 삼원계 배터리에 몰두하던 국내 기업들도 결국 LFP로 눈을 돌리고 있다. 중국이 LFP 배터리 시장에서 앞서고 있는 만큼 이를 뒤엎기 위한 기술력 확보가 중요한 과제로 떠올랐다.

한국미래기술교육연구원은 7일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '인터배터리 2025' 세미나와 동시에 '고성능 LFP 배터리 기술 개발 현황과 시장 확보 전략 세미나'를 개최했다.

이날 세미나에서 전문가들은 국내외 기업들이 어떤 전략과 방향성을 갖고 고성능 LFP를 연구개발 중인지 설명했다.

국내 LFP 배터리의 가장 큰 약점은 가격 경쟁력이라고 진단했다. 중국 LFP 배터리는 국내 제조 제품과 원가가 약 40% 차이가 나는 것으로 알려졌다. 많은 완성차업체들이 LFP 배터리를 택한 배경에 '가격경쟁력'도 한몫했다는 분석이다. 전기차 시장 캐즘(일시적 수요 둔화)인데 가격까지 비싸면 소비자들의 지갑이 더욱 열리지 않기 때문이다.

이정두 한국산업기술기획평가원 이차전지PD는 "얼리어댑터가 아닌 보편적 소비자들이 가장 구매를 주저하는 부분이 바로 '가격'인데 전기차 가격 40%를 배터리가 차지하는 만큼 전기차 가격을 떨어뜨리기 위해서는 배터리 가격을 내리는 것이 중요해졌다"며 "삼원계 양극재보다 싼 LFP 양극재를 쓰는 것이 가격적으로 유리할 수밖에 없고, 캐즘에 보다 저렴한 배터리를 적용해 시장을 확대하자는 얘기가 나오고 있지만, 싼 가격은 국내 기업들에 패널티와 같다"고 설명했다.

이어 "2~3년전만해도 삼원계 배터리를 기준으로 했을 때 천천히 가면 2028년, 빨리 가면 2026년 전기차가 내연차와 비슷한 가격이 될 것으로 예측했는데, 인산철로 가면 이미 내연차보다 싸게 만들 수 있게 됐다"며 "기업들이 LFP에 관심을 많이 가지는 이유도 여기에 있다"고 부연했다.

중국 LFP 성능 개선에 '테슬라'도 도입

완성차 업체들의 LFP 소재 채용이 증가한 이유는 가격도 있지만, 성능이 개선됐기 때문이다.

김종민 한국자동차연구원 화학소재기술부문 책임은 "LFP 배터리는 원래 300km 정도로 주행거리가 짧은 것이 단점이었는데, 테슬라 모델Y가 LFP 배터리를 탑재했는데도 400km 수준 주행거리를 확보했다"며 "이렇게 되니 중국 업체들 생각도 바뀌며, 시장 공략이 충분하다 판단해 성능을 높이는 기술 개발에 주력하게 된 것"이라고 설명했다.

중국은 원재료를 저렴하게 공급받아 가격 경쟁력이 압도적으로 우세하다.

김 책임은 "인산철 전구체 생산원가 대부분은 인산염인데, 인산염은 인광석을 통해 만들어진다"며 "중국은 세계 최대 인광석 생산국으로 글로벌 인광석 생산 47%를 차지해 생산원가가 낮을 수밖에 없고, 전기세도 저렴해 가격 격차 극복이 쉽지 않을 것"고 설명했다.

이어 "가격적인 문제는 도저히 극복하기 어렵기 때문에 향후에도 결국 일정 볼륨 이상은 LFP 배터리가 가져갈 것으로 보고 있다"고 진단했다.

하지만 국내 업체들도 LFP 시장에 속속 뛰어드는 분위기다. LG에너지솔루션이 대표적이다. LG에너지솔루션은 지난해 국내 업체 중 처음으로 르노향 LFP 배터리를 수주했다.

삼성SDI도 인터배터리 2025에서 하이니켈과 블렌딩해 LFP 밀도를 약 10% 향상하고 셀 안전성도 개선한 LFP+ 배터리 소재기술을 선보였다.

가격 경쟁 밀린다면 기술로 승부 봐야

국내 업체들은 이같은 가격 격차를 극복하기 위해 공정 기술 개선과 기술 우위를 통한 경쟁력 확보를 노리고 있다. 현재 건식 공정과 LFP용 바인더 등에 대한 연구가 진행 중이다.

유정근 한국과학기술연구원 에너지저장연구센터 책임은 "최근 전극에서 활물질 비율 극대화(도전재·바인더 최소화) 기술과 전극 두께를 높일 수 있는 기술(후막화) 개발 전략이 주목 받고 있다"며 "LFP 배터리 에너지 밀도 증대를 위한 고밀도 후막 전극 설계가 필요하다"고 했다.

이어 "가격 경쟁력 확보를 위해 공정 과정 개선이 필요한데, 셀투팩(CTP) 기술 외에 확실한 가격 경쟁력을 확보하기 위해서는 공정 개선이 필요하다"며 "전극 제조 공정 중 '건조 공정'이 가장 많은 에너지를 소비하기 때문에 고농도 슬러리와 건식 공정 기반 후막 전극 제조 공정이 필요하다"고 제언했다.

그는 고형분 증대를 통한 NMP(배터리 양극재 슬러리 제조 과정에 사용되는 유기용매 소재) 절감, 제조 공정 경제성 향상을 꾀할 수 있다고 분석했다.

소립자용 LFP용 비불소계 바인더 필요성도 언급했다. 그는 "소립자들을 슬러리 내 균일하고 분산하고, 입자 간 접착력을 유지시키기 위한 LFP용 바인더가 필요해 보인다"며 "유럽에서 화합물 규제가 예상되는 만큼 현재 배터리에 들어가는 불소계 물질을 대체제도 필요하므로 현재 LFP용 비불소계 바인더들이 다양하게 연구되고 있다"고 밝혔다.