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※ 희토류 영구자석의 공급망 현황과 시사점. 네오디뮴 영구자석 NdFdB을 중심으로 Part. 1. 희토류 영구자석의 개념과 활용 ● 희토류 영구자석 개요. (2) 디스프로슘과 터븀은 네오디뮴 영구자석의 보자력을 높이고 자석의 내열성을 강화하는 역할을 하며, 자석에 포함된 비중에 따라 등급 및 최종 응용분야가 달라짐. 실온 환경에서 사용되는 네오디뮴 영구자석에는 디스프로슘 및 터븀의 첨가가 불필요하나, 전기차용 구동모터 등 고온 환경에서 사용되는 경우 8 – 12%의 디스프로슘이 필요. 터븀이 디스프로슘 대비 효율이 높으나 가격이 더 비쌈. 네오디뮴 대비 디스프로슘의 가격은 4배, 터븀은 약 20배 비쌈. 네오디뮴 영구자석은 제조 방법에 따라 소결(Sintered), 본드(Bonded), 열간변형(Hot deformed) 방식으로 구분. 이 중 소결 방식이 가장 많이 사용되고 있음. 글로벌 네오디뮴 영구자석의 92%는 중국에서 생산되며, 일본 7%, 베트남 1%, 독일 1%이하 등에서도 일부 생산됨. 희토류 채굴은 중국 58%, 미국 16%, 미얀마 12% 등이나, 미국과 미얀마에서 채굴된 희토류는 전량 중국으로 보내 분리 및 가공을 함. 2017년 기준, 중국에는 연간 3,000톤 이상 생산규모의 회사가 17개임. 일본 및 유럽 업체들도 상당수가 중국 내에서 생산설비를 가동하고 있음. 자료인용 : 한국무역협회 2023. 13호 (2023. 08. 11)

※ 희토류 영구자석의 공급망 현황과 시사점. 네오디뮴 영구자석 NdFdB을 중심으로 Part. 1. 희토류 영구자석의 개념과 활용 ● 희토류 영구자석 개요. (1) 영구자석(Permanent magnet)이란 특정 소재를 자화(Magnetization, 자기장 안의 물체가 자성을 띄는 현상)시켜 외부 자기장이 제거되어도 자성을 유지하는 물체를 의미 영구자석은 1916년 일본에서 발명된 KS steel을 시작으로 페라이트, 알니코(AlNiCo)등을 거쳐 1960년대 최초의 희토류 자석인 사마륨코발트(Sm2Co17)이 개발되었으며, 1983년 네오디뮴(Nd2Fe14B) 영구자석이 개발됨. ○ 폐라이트 자석 : 산화철에 바륨, 스트론튬 등 금속 원소를 혼합하여 소결공정(Sintering, 비금속 또는 금속 분말을 가압 성형하여 녹는점 이하의 온도에서 열처리하여 입자의 경계부를 녹여 겹합되어 성형된 모양으로 굳히는 공정, 원하는 재료의 물성을 구현할 수 있음)을 통해 제작된 세라믹 소재. 자력은 약하지만 가격이 저렴하고 화학적으로 안정되어 있고 고온에서도 자력을 유지. ○ 사마륨코발트 자석 : 사마륨코발트 자석은 최고 사용온도가 250 - 300도에 달하여 내열성과 내식성이 높아 주로 고온 환경에서 작동하는 기관차, 선박, 굴착기, 항공기 및 방위산업 분야에서 사용됨. 충격에 약해 깨지기 쉽고, 코발트(65% 비중)로 인해 가격이 비쌈. ○ 네오디뮴 자석 : 개발된 자석 중 가장 강한 자력을 지니고 있으나, 높은 온도에서 자력이 약해지는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 중희토류를 첨가해야 함. 구성은 30%의 희토류 원소와 69%의 철, 1%의 붕소로 구성되어 있으며, 희토류 원소로 네오디뮴, 프라세오디뮴과 같은 경희토류와 디스프로슘, 터븀 등 중희토류를 사용 현재는 페라이트, 알니코, 희토류 세 종류의 영구자석이 주로 사용되며, 이 중 자력이 강한 네오디뮴 영구자석과 가격이 저렴한 페라이트가 높은 시장 점유율을 차지하고 있음. 2020년 기준, 중량 기준으로 페라이트가 글로벌 자석시장의 80.7%를 차지하고 있으며, 금액 기준으로는 네오디뮴 자석이 59.2%를 차지.

※ 희토류 영구자석의 공급망 현황과 시사점. 네오디뮴 영구자석 NdFdB을 중심으로 ● 요약 1960년대 사마륨코발트(SmCo) 자석에 이어 1980년대 네오디뮴(NeFeB) 영구자석이 개발되면서 희토류를 이용한 영구자석이 본격 사용되기 시작하였음. 네오디뮴 영구자석은 페라이트 자석의 5 - 12배에 달하는 자력을 지니고 있어 제품의 경량화, 효율화를 주도하고 있음. 특히 전기차의 구동모터와 풍력발전기 터빈의 핵심 부품으로 네오디뮴 자석의 수요는 2020년 11.9만톤에서 2050년 75.3만톤으로 증가할 것으로 전망. 중국은 영구자석 공급망의 안정적 원료 확보 및 장기간에 걸친 투자와 축적된 기술력을 바탕으로 글로벌 네오디뮴 영구자석 시장의 92%를 점유. 특히 영구자석이 고온에서도 자기특성을 유지하기 위한 디스프로슘, 터븀 등 중희토류의 첨가가 필수적인데, 중희토류는 전량 중국에서만 생산되고 있음. 중국은 희토류에 대한 국가 통제를 강화하고 있고, 제조 기술 또한 수출금지 대상에 포함시키는 등 희토류와 영구자석을 전략 무기화하려는 움직임을 보여주고 있음. 이에 미국, EU, 일본 등 주요국은 영구자석 공급망 내재화를 위해 노력 중에 있음. 미국은 4대핵심품목(배터리, 반도체, 핵심광물, 의약품) 공급망 검토 행정명령 이후 국방물자 생산법(DPA)에 근거한 자금 지원을 통해 희토류 제련시설과 중희토류 분리시설을 자국 내에 구축하고 있음. EU는 영구자석 및 희토류에 대한 R&D 투자를 확대하고 유럽 핵심광물 협의회를 결성하여 역내 영구자석 제조 활성화 및 경쟁력 강화에 적극 나서고 있음. 일본은 네오디뮴 영구자석을 최초로 개발한 국가이며, 관련하여 확고한 기술적 우위를 점하고 있음. 일본은 영구자석 생산거점 다변화를 상당히 진척한 상태임. 한국은 현재 소결이 완료된 자석을 수입해 일부 후공정을 국내에서 시행하고 있는 단계임. 최근 영구자석의 중요성이 부각되면서 한국도 국내에 독자적인 생산설비를 구축하고 있음. 자료인용 : 한국무역협회 2023. 13호 (2023. 08. 11)

※ LiPF6 제조방식 및 원가비중 LiPF6 제조 시 가장 중요한 원재료는 탄산리튬으로, 결정형(고체형) LiPF6 원가의 86.7%, 액상형 LiPF6원가의 77.7%를 차지하고 있습니다. 참고로 액상형 LiPF6가 고체형(결정형)보다 훨씬 높은 마진율(원가 경쟁력)을 기록하는 이유는 탄산리튬의 사용량이 적고, 고체 LiPF6를 액체로 만드는 공정이 없기 때문입니다. 참고로 탄산리튬의 원가비중은 리튬가격에 따라 달라질 수 있습니다. (고체형) LiPF6의 경우, 탄산리튬 외에 원재료 원가비중은 삼염화인이 7.8%이며, 불화수소(HF)가 4.9%입니다. 참고로 LiPF6는 액상형과 고체형으로 크게 분류되며, 제조방식(공법)에 따라, 1) 배터리급 탄산리튬 + 무수불화수소 + 폴리인산 공법 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법 3) 불화리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법으로 나뉠 수 있습니다. 참고로 LiPF6 글로벌 1위 업체인 DFD는 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소(AHF) + 삼염화인 + 수산화나트륨을 사용하여 LiPF6를 제조합니다.

※ LiPF6 제조방식 : 고상법(결정형), 액상법 LiPF6 제조 시 가장 중요한 원재료는 탄산리튬으로, 결정형(고체형) LiPF6 원가의 86.7%, 액상형 LiPF6원가의 77.7%를 차지하고 있습니다. 참고로 액상형 LiPF6가 고체형(결정형)보다 훨씬 높은 마진율(원가 경쟁력)을 기록하는 이유는 탄산리튬의 사용량이 적고, 고체 LiPF6를 액체로 만드는 공정이 없기 때문입니다. 참고로 탄산리튬의 원가비중은 리튬가격에 따라 달라질 수 있습니다. (고체형) LiPF6의 경우, 탄산리튬 외에 원재료 원가비중은 삼염화인이 7.8%이며, 불화수소(HF)가 4.9%입니다. 참고로 LiPF6는 액상형과 고체형으로 크게 분류되며, 제조방식(공법)에 따라, 1) 배터리급 탄산리튬 + 무수불화수소 + 폴리인산 공법 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법 3) 불화리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법으로 나뉠 수 있습니다. 참고로 LiPF6 글로벌 1위 업체인 DFD는 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소(AHF) + 삼염화인 + 수산화나트륨을 사용하여 LiPF6를 제조합니다. ------ 리튬인산철의 제조 공정은 다양하며, 크게 고상법(고체)과 액상법(액체)의 두 가지 주요 공정으로 나뉠 수 있음. 고상법은 현재 가장 널리 사용되는 방법이며, 액상법에 비해 제조공정이 상대적으로 쉬움. 그 외 탄소열 환원법(碳热还原法)이 존재하나 주류 공정은 아님. 1. 고상법 (固相法---草酸亚铁工艺路线 ; 옥살산아철공정) LiOH+FeC2O4 2H2O+NH4H2PO4 = LiFePO4+NH3↑+CO2↑+4H2O↑+CO↑ 리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi 철 : 옥살산아철 FeC2O4.H2O, 옥살산아철 Fe(CH3COO)2 인 : 인산2수소암모늄 NH4H2PO4, 인산수소2암모늄 (NH4)2HPO4 ○ 고상법의 장점 : 현재 가장 많이 사용되어지고 있으며, 공정이 간단하고 양산화가 쉬움. ○ 고상법의 단점 1) 옥살산아철은 순도가 낮고 부산물인 FeSO4가 많아 일정 시간 방치하면 3가철이 많아짐. 2) 옥살산아철 원료 형태를 조절하기 어려워 완성된 리튬인산철의 가공 성능이 좋지 않음. 3) 3가지 원료의 사용으로 인해 혼합물의 균일성 제어가 어렵고, 산화되기 쉬우며 소결로 보호 실린더에 대한 요구사항이 더 높음. 4) 공정과정에서 에너지 소비가 높고 생산주기가 김. 제거된 암모니아가 오염되어 있으면 제품 소성률이 50%미만으로 수율이 매우 낮음. 2. 액상법 (液相法--水热法 ; 수열법) 3LiOH + FeSO4 + H3PO4 = LiFePO4 + Li2SO4 + 3H2O 리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi 철 : 황산아철 FeSO4 7H2O 인 : H3PO4 탄소 : 포도당, 자당, 페놀수지, 카본블랙 등 ○ 주요 생산 기업 : Dynanonic(德方纳米) ○ 액상법의 장단점. ▷ 장점 1) 원료비용이 저렴하고 품질관리가 용이하며 공정재현성이 우수함. 2) 전기화학적 성능, 특히 저온 성능이 뛰어남. ▷ 단점 1) 리튬의 몰(mol) 투입량이 철의 3배이며 리튬 사용량이 많음. 2) 반응기의 온도, 압력, 내식성 등에 대한 요구 사항이 높아 대량 생산이 어려움. https://zhuanlan.zhihu.com/p/619869809

※ LiPF6 제조방식 및 원가비중 LiPF6 제조 시 가장 중요한 원재료는 탄산리튬으로, 결정형(고체형) LiPF6 원가의 86.7%, 액상형 LiPF6원가의 77.7%를 차지하고 있습니다. 참고로 액상형 LiPF6가 고체형(결정형)보다 훨씬 높은 마진율(원가 경쟁력)을 기록하는 이유는 탄산리튬의 사용량이 적고, 고체 LiPF6를 액체로 만드는 공정이 없기 때문입니다. 참고로 탄산리튬의 원가비중은 리튬가격에 따라 달라질 수 있습니다. (고체형) LiPF6의 경우, 탄산리튬 외에 원재료 원가비중은 삼염화인이 7.8%이며, 불화수소(HF)가 4.9%입니다. 참고로 LiPF6는 액상형과 고체형으로 크게 분류되며, 제조방식(공법)에 따라, 1) 배터리급 탄산리튬 + 무수불화수소 + 폴리인산 공법 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법 3) 불화리튬 + 무수불화수소 + 오염화인(또는 삼염화인) 공법으로 나뉠 수 있습니다. 참고로 LiPF6 글로벌 1위 업체인 DFD는 2) 공업용 탄산리튬 + 무수불화수소(AHF) + 삼염화인 + 수산화나트륨을 사용하여 LiPF6를 제조합니다.

※ 엔켐, 중앙첨단소재 리튬염 생산시설, 미국 현지화의 의미. 지난달 엔켐 오정강 대표가 한경TV에서 인터뷰하면서 밝힌 북미 리튬염 생산시설에 대한 구체적인 내용이 오늘 기사화 되었습니다. 인터뷰에서 오대표는 “새만금 리튬염 생산시설을 통해 내재화를 속도감있게 서둘러 진행하고, 미국 조지아에도 액상 리튬염 공장을 준비”하고 있다고 밝혔습니다. 이번 이디엘의 미국 조지아 리튬염 공장 건설은 이디엘 뿐 아니라, 엔켐에 있어서도 매우 중요한 사업으로 보여집니다. 핵심 배터리 소재인 리튬염의 미국 현지화 의미는, 1) 북미 현지 고객사 영업활동에 유리 전해액은 특성상 현지화가 필수적이며, 동시에 원소재의 안정적 조달이 매우 중요합니다. 특히 리튬염의 경우 IRA/FEOC에 의해 탈중국화가 필요한 소재임과 동시에 전해액의 핵심 원소재이기 때문에 미국 현지 생산은 고객사들로 하여금 공급안정성에 대한 신뢰를 높여 전해액 영업에도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 실제로 엔켐이 북미를 선점할 수 있었던 이유도, 경쟁사 대비 빠르게 미국에 대규모 Capa를 만든 것과 원소재에 대한 수직계열화에 가장 앞서 있기 때문입니다. 이에 더해 핵심 원재료인 리튬염의 일부를 미국 현지화 한다면, 고객사들의 엔켐 밸류체인에 대한 신뢰는 한층 높아질 것으로 보여집니다. 2) 미국 정부의 정책 변화에 선제적으로 대응 미국은 핵심소재의 탈 중국 외에 장기적으로 미국 내 생산을 중요한 정책 목표로 추진 중에 있습니다. 특히 트럼프의 경우 중국에 대한 관세를 대폭 상향하는 것과 같이 관세를 통해 자국산업을 보호하려고 하고 있기 때문에, 미국 내 생산시설은 이러한 트럼프의 정책에 대한 대비적 성격도 지닐 수 있습니다. (미국 대선이 아직까지 4개월 남아 있는 상황에서 누가 승리할 것인가에 대해서 현재 판단하는 것은 다소 이르다고 생각합니다. 정치는 생물이기 때문에 미래는 그 누구도 정확하게 예측할 수 없습니다.) 미국에 현지화 함으로써 이러한 미국의 정책적 변수에 대해 선제적으로 대응할 수 있고, 이는 고객사들에게 공급안정성에 불안요소를 선제적으로 제거하는 효과가 있음. 3) AMPC 미국에서 핵심소재를 생산할 경우 AMPC에 의한 보조금 수령이 가능합니다. AMPC는 원재료 구매를 제외한, 감사상각비, 인건비 등 고정비에 비례하기 때문에 비용이 많이 들어가는 리튬염은 상대적으로 많은 AMPC 보조금 수령이 가능할 것으로 예상할 수 있습니다. 4) 신기술(액상법)을 통한 원가절감. 리튬염 생산시 최신 신기술인 액상법이 사용하게 될 경우, 원가율을 크게 하락시킬 수 있고 이와 동시에 미국의 AMPC를 받게 된다면 타 경쟁사 대비 높은 가격 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 규모의 경제, 수직계열화 및 신기술을 통한 원가절감을 통해 경쟁사 대비 압도적 경쟁력 우위를 유지함으로써 신규업체들의 시장 진입을 사전에 차단할 수 있는 효과도 가지고 있습니다. 이번 리튬염 미국 생산시설 증설은, 기존 계획되어 있던 새만금 1차 5만톤과 2차 5만톤 사이에 미국 3만톤이 추가되어는 것으로 보여져, 이디엘의 리튬염 사업이 보다 속도감있게 진행되고 있음을 확인해 볼 수 있는 소식으로 보여집니다. -------- 미국 IRA 및 FEOC로 인해 기존 리튬염 제조사였던 중국계 기업들의 공백 발생이 예상됨. 이디엘은 북미 1공장인 조지아 공장부지에 약 3만톤 규모의 자체 리튬염 생산시설을 구축할 예정. 2025년 1분기 설계를 끝내고, 3분기부터 본격적인 착공에 들어가 2026년 말 완공예정. 최대 30% 가량의 경쟁력 있는 가격으로 이디엘로부터 리튬염을 공급받을 수 있으며, 핵심 원재료에 대한 공급 안전성도 확보하게 하여, 북미 현지 고객 수요에 보다 능동적인이고 효율적인 대응체계 마련이 가능해짐. 이디엘 새만금 생산시설은 2025년부터 리튬염 생산을 시작할 예정이며, 전량 북미에 공급될 예정. 새만금 생산시설로 글로벌 수요를 1차 대응하고, 북미 생산시설로 시장 점유율을 확대해 나갈 방침. https://n.news.naver.com/mnews/article/014/0005214538?sid=101 https://n.news.naver.com/mnews/article/215/0001166954?sid=101

※ 배터리 폼팩터와 전기차 및 ESS 배터리의 폼팩터는 파우치형, 각형, 원통형으로 나뉘어져 있으며 이들 폼팩터들은 각각의 장단점을 지니고 있습니다. 파우치형은 셀 자체의 공간활용도가 높아 에너지밀도를 높이기 좋고, 가벼우며, 소재(파우치) 가격이 낮다는 장점을 지니고 있으며, 각형은 Vent와 같은 안전장치와 단단한 케이스로 인해 안전성이 높으며, 알루미늄 케이스 자체의 쿨링효과가 뛰어나고 각형 모양의 특성상 셀과 셀 사이에 공기나 액체를 흐르게 하거나 배터리 하단에 액체를 흐르게 하여 배터리 쿨링에 강점을 지니고 있습니다. 또한 각형은 셀 대형화에 보다 적합합니다. 원통형은 생산속도(PPM)이 높아 효율이 좋으며, 니켈도금강판 케이스는 배터리의 팽창에 강한 구조적 특성을 지니고 있어 높은 에너지밀도를 구현하기에 용이합니다. 특히 46파이 배터리는 탭리스(full-tab) 기술을 통해 저항을 획기적으로 낮출 수 있고(10배 감소), 원통형 구조 특성상 배터리 변형에 강해 하이니켈 및 실리콘음극재 적용이 보다 용이합니다. ● 전기차와 폼팩터 배터리 폼팩터는 각각의 장단점을 지니고 있어 각자의 강점을 최대화하고 단점을 보완할 수 있는 영역에서 성장할 것으로 보여집니다. 46파이 배터리는 하이니켈과 실리콘음극재 함량이 높은 고에너지밀도용 배터리에서 강점을 지닐 것으로 보이며, 또한 더 빠른 급속충전이 가능해 고급차량에 사용될 것으로 보여지며 각형은 상대적으로 높은 안전성(외부충격 및 열관리)을 바탕으로 픽업트럭이나 중대형 차량에서 포지션을 높여 나갈 것으로 보여집니다. 파우치형은 단결정 양극재를 채택한 고전압미드니켈를 활용하여 경제형 차량에 탑재될 것으로 보여집니다. 그리고 LFP를 채택한 저가형 차량에서는 파우치형과 각형이 동시에 사용될 것으로 보여집니다. LFP 배터리에는 원통형 배터리가 여러 측면에 있어 적합하지 않습니다. ● ESS와 각형 폼팩터 최근 시장의 주목을 받고 있는 ESS에서는, 각형이 ESS에 보다 적합한 폼팩터로 여겨집니다. ESS용 배터리에서 가장 중요한 요소는, 경제성, 장수명, 화재안전성인데, ESS용 각형은 와인딩 방식으로 높은 생산성이 가능하여 생산원가절감에 적합합니다. 참고로 EV용 각형과 파우치형은 노칭&스태킹 방식으로 전극을 자르고 쌓아 올리기 때문에 수율 및 생산성면에서 와인딩공법 대비 열위에 있습니다. 참고로 ESS용 배터리는 전기차와는 다르게 외부충격으로부터 안전하여 외부충격을 방지/완화하는 여러 구조물들을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있습니다. (충격 방지보다 열관리를 위한 쿨링 시스템이 매우 중요) 장수명과 화재안전성 측면에서, 가스제거나 열관리가 우수한 각형이 장수명이 필요한 유틸리티용 ESS에 각형이 좀 더 유리한 측면을 지니고 있으며, 화재이슈에 매우 민감한 ESS의 특성상 쿨링에 좀 더 이점을 지니고 있는 각형이 ESS용으로 좀 더 적합한 폼팩터라고 할 수 있습니다. 또한 배터리 셀의 크기를 키워 셀의 수를 줄임으로써 BMS 측면에서도 타폼팩터 대비 좀 더 이점을 지니고 있습니다. ------- SK온은 기준 파우치형 배터리에서 프리즘형(각형, prismatic) 배터리로 제품군을 확대하기로 하였으며, 여러 OEM들과 각형 배터리에 대한 공급 계약을 논의 중에 있음. SK온은 각형 배터리 기술을 확보한 동시에 원통형 배터리 개발도 추진 중에 있음. https://www.tokenpost.kr/article-186925

※ 2024년 6월 중국 전기차 판매량 2024년 6월 중국의 전기차 판매량은 104.9만대로 전년동월대비 30.15%, 전월대비 9.84% 증가하였음. 2024년 5월 중국의 전기차용 배터리 생산량은 82.7Gwh로 전년동기대비 46.11%, 전월대비 5.75% 증가하였으며, 설치량은 39.9Gwh로 전년동월대비 51.61%, 전월대비 12.71% 증가하였음. 자료인용 : Huaan Securities 발간 “전력설비 주간 보고서” (2024. 07. 13)

※ 파우치 및 각형/원통형 모듈&팩 하우징. (난연플라스틱과 메탈) 배터리 셀을 감싸고 있는 모듈과 팩은 메탈(알루미늄)이나 난연플라스틱으로 하우징 되어 있습니다. 영상에서 설명하듯 외부가 단단한 원통형이나 각형은 메탈로 하우징을 하는 경우가 많고, 파우치형은 난연플라스틱으로 하우징을 주로 합니다. 때문에 테슬라나 BMW, 벤츠 등 원통형, 각형을 사용하는 전기차는 메탈로 팩과 모듈이 하우징 되어 있으며, 파우치 셀을 사용하는 현대/기아차나 GM은 난연플라스틱으로 하우징을 하고 있습니다. SK온/LG엔솔의 파우치셀을 사용하는 ID.4의 하우징이 메탈인 것에 대해서 해당 영상은 문제를 제기하고 있습니다. 원가절감적 측면에서 메탈을 사용한 것으로 추측해 봅니다. 난연플라스틱이 알루미늄과 같은 메탈 하우징 대비 가격이 높은 이유는 일반 플라스틱이 화재에 취약하기 때문에 겉표면에 난연처리를 하기 때문입니다. 모듈과 팩 하우징은 주로 PP 플라스틱으로 성형을 한 뒤, 플라스틱 표면에 피닷(Pedot)이나 CNT를 도포(분산)하여 플라스틱에 난연성을 부여합니다. Pedot뿐 아니라 CNT는 매우 고가의 물질로 이들 난연물질이 도포된 플라스틱 하우징의 가격은 매우 높을 수 밖에 없습니다. 파우치가 셀 자체의 재료비(파우치 자체)는 보다 가격경쟁력이 높지만, 모듈과 팩단으로 가면 최종가격이 올라가는 이유가 이러한 고가의 하우징을 사용해야하고, 보다 많은 쿨링시스템과 안전을 위한 구조물들을 포함해야 하기 때문입니다. ------ E-GMP 팩과 모듈은 난연플라스틱으로 되어 있음. 폭스바겐 MEB 플랫폼이 난연플라스틱이 아닌 메탈로 하우징을 하는 이유는 더 저렴하기 때문임. 파우치셀은 강성으로 감싸면 안되고 탄성으로 셀을 보호해야 함. 파우치는 외부가 파우치로 감싸져있기 때문에 충돌이 발생 시, 열폭주나 가스발생으로 인한 배터리 화재, 손상 가능성이 상대적으로 높음. 각형이나 원통형은 외부가 강성이 있는 하드타입 케이스로 감싸져 있기 때문에, 모듈이나 팩이 강성이어도 괜찮음. 이에 반해 파우치형은 강성으로 연성인 파우치를 누르면 크게 손상될 수 있음. 탄성으로 충격을 흡수해야 함. 파우치셀을 사용하는 폭스바겐의 ID.4 모듈 구성(메탈 하우징)은 잘 못된 것임. 메탈 하우징이 난연 플라스틱보다 더 저렴하기 때문이며, 배터리에 대한 노하우가 없는 것으로 볼 수 있음. https://www.youtube.com/watch?v=8Ws-K4tU5hM

※ 2차전지 섹터에서 더 높은 성장률이 가능한 분야 1. 탈중국 수혜 : 음극재(천연/인조 흑연), 전해액(리튬염, 첨가제), 각형 배터리, ESS용 배터리 밸류체인 등 2. 배터리의 방향성 1) 에너지밀도 증가(주행거리 증가) 및 충전시간 단축 : 46파이 배터리, CTP(셀투팩), 실리콘음극재, 무수수산화리튬 등 2) 안전성 강화(화재 및 배터리 변형 억제) : 각형 배터리, 46파이 배터리, 쿨링시스템 등 3) 배터리 원가 절감 : 셀투팩, LFP배터리, 고전압미드니켈(단결정 양극재) 등 3. ESS 시장 확대 : LFP양극재, 전해액, LiPF6, 건식분리막, 각형 배터리 등 ● 탈중국 공급망 구축과 기존 완성차 업체들의 전기차 경쟁력 재고 전기차 시장의 성장이 당초 예상에 미치지는 못하지만, 2차전지 시장의 성장잠재력은 여전히 매우 높다는 것에는 의견이 없어 보입니다. 여전히 성장은 하고 있지만 특히 중국을 제외한 선진국 전기차 시장 성장이 기대에 못 미치는 이유는 여러 가지 요인들이 복합적으로 작용하고 있지만, 다음과 같은 요인이 크다고 봅니다. 1) 유럽 및 미국, 일본의 기존 완성차 업체들의 전동화 전환 준비 부족으로 인한 시행착오 및 경쟁력 있는 모델들의 출시지연 2) IRA/FEOC와 같은 탈중국 공급망 구축으로 인한 전기차/배터리 업체들의 밸류체인 재구성 과정에서 필연적으로 발생할 수밖에 없는 준비기간의 필요성. 전기차 침투율이 40% 이상인 중국의 경우에서 볼 수 있듯, 정부정책의 힘으로 전기차의 급속한 확산이 가능하지만, 미국을 중심으로 한 서구 사회는 급속한 전기차 전환보다는 먼저 탈중국 공급망을 확보하는 것에 정책 우선순위를 두었고, 이러한 과정에서 전기차의 확산속도도 조정되고 있다고 보여집니다. 공급망 분리가 본격적으로 일어나기 이전에는 유럽을 중심으로 탈탄소라는 정책목적 아래서 전기차 전환이 매우 빠르게 추진되고 있었습니다. 전기차의 확산만을 고려한다면 중국 배터리와 중국에서 생산되는 글로벌 완성차 업체들(특히 독일 업체들 및 테슬라)의 전기차에 대한 장벽을 세우지 않는 것이 전기차 확산 속도를 빠르게 만드는 방법이겠지만, 현재 미국을 비롯한 유럽은 전기차 확산보다는 우선 중국에 대한 견제를 우선시 하고 있습니다. 그리고 이러한 서방국가들의 정책은 지금 당장은 전기차 시장의 성장을 제한하는 요소로 작용하고 있지만, 중장기적으로는 중국의 진출을 사전에 억제하는 정책이기 때문에 한국을 비롯한 이들 미국과 유럽 업체들이 향후 시장 점유율을 높일 수 있는 계기를 마련해 줄 수 있습니다. 전기차 확산이 늦어지는 또 다른 이유로는, 미국과 유럽의 주요 완성차업체들의 전기차가 성능적면이나 가격적면에서 기대 이하의 모습(특히 폭스바겐, 벤츠와 포드, 스텔란티스 등) 보여주고 있기 때문입니다. 테슬라나 현대/기아차의 전기차에 비하면 이들 업체들의 전기차 경쟁력이 현저히 떨어지는 모습을 보여주고 있습니다. 만약 독일 및 유럽 업체들의 전기차가 현재 현대/기아차 수준의 전기차에 대한 준비가 되어 있었다면 독일을 비롯한 유럽은 그 어느 지역보다 전기차 확대에 진심이었을 것입니다. (이에 관해 그 어느 기존 기업보다 전기차에 있어 높은 경쟁력을 지닌 현대/기아차를 보유한 한국에서, 정치권의 전기차를 대하는 태도가 다소 아쉽습니다.) 테슬라도 오랜 신모델의 부재로 경쟁력이 점차 약해지고 있는 상황입니다. 자국 전기차 업체들의 경쟁력이 높지 않고, 탈중국 공급망이 완성되지 않은 상태에서 이들은 무역장벽을 통해 자신들이 준비될 때까지 먼저 자국 시장을 보호하는 조치를 취하고 있는 것으로 이해할 수 있습니다. 비록 전기차/배터리의 성장이 시장의 기대에 못 미치는 것은 사실이지만, 이는 전기차의 방향성의 문제가 아닌 준비 과정에서 벌어지는 잠시간의 숨 고르기 기간이라 볼 수 있습니다. ● 2차전지 내에서 더 높은 성장성을 보여줄 수 있는 분야 이러한 시기에 해당 섹터를 투자할 때, 이 상황에서 더 수혜를 볼 수 있는 분야와 기업에 집중하는 것이 좋다고 보고 있습니다. 또한 2차전지의 산업의 방향성 아래서, 2차전지 평균 성장률 보다 높은 성장성을 보여주거나 보여줄 수 있는 곳에서 기회가 나올 수 있다고 보고 있습니다. 반도체 업황이 안 좋아 업체들의 이익이 나오지 않던 시기, EUV에 따른 미세화 공정이라는 방향성으로 관련 업체들이 반도체 섹터가 안 좋은 가운데 차별적 주가흐름을 보여주었던 것과 마찬가지로 2차전지 섹터 내에서도 이러한 차별적 흐름을 보여주는 분야에 주목해 볼 수 있습니다. 탈중국 공급망 구축으로 인해 앞으로 더 큰 수혜를 보는 분야, 그리고 에너지밀도/충전속도 상승, 안전성 강화, 원가절감과 같이 반드시 가야 하는 배터리의 방향성과 전기차 외의 새로운 배터리 분야의 성장 동력이 될 ESS에 수혜를 볼 수 있는 기업들이 보다 높은 시장의 관심을 받게 될 것이며 향후 더 높은 성장성으로 인해 더 좋은 성과를 보여줄 것으로 보여집니다.

※ 전해액 수출입통계 관련 수출입통계 자료에 따르면, 7월 10일 잠정기준 전해액 수출이 크게 감소한 것(전년동기대비 -76%)으로 나타나고 있습니다. 10일치 기준이 무슨 의미가 있겠나 싶지만, 일반적으로 한국에서 만들어지는 전해액 중 전기차용 전해액의 비중은 생각보다 높지가 않습니다. 국내 전해액 업체들의 전기차용 전해액은 주로 미국, 유럽, 중국 등지에서 만들어지며 국내에서 만들어지는 전기차용 전해액은 국내에서 생산되는 일부 전기차 모델이나(이도 상당 부분 국내 업체의 중국 현지 생산 제품 수입), LG엔솔(오창), SK온(서산)의 일부 수출용 전기차 배터리에 국한 되며 수량도 크지 않습니다. 참고로 엔켐은 대부분의 전기차용 전해액을 미국, 유럽(폴란드, 헝가리), 중국에서 생산하고 있고, 동화일렉트로라이트는 일부 전기차용 전해액을 국내에서 생산하여 중국에 수출하고 있고 있습니다. 동화의 유럽 및 미국 공장은 아직 양산 전입니다. 솔브레인홀딩스는 미국, 유럽에서 전기차용 전해액을 생산하고 있고, 솔브레인이 생산하는 국내 전해액 중 대부분은 전기차용 전해액이 아닙니다. 동화일렉트로라이트와 솔브레인이 국내에서 생산하는 전해액의 상당부분은 삼성SDI의 IT용 혹은 Non-IT용(전동공구, 소형 모빌리티 등)에 들어가는 전해액입니다. 2022년과 2023년 삼성SDI는 중국 천진에서 생산하는 배터리의 생산량(주로 IT 및 Non-IT용)을 줄였고, 이에 따라 이들 업체들도 중국 공장에서의 전해액 생산을 줄이고 국내에 있는 전해액 생산시설로 대부분의 물량을 이전하여 해외(중국, 말레이시아 등)으로 수출하였습니다. 이로 인해 2022년, 2023년 동화일렉트로라이트와 솔브레인의 국내 전해액 생산량이 크게 증가했던 이유이기도 합니다. (중국 이전 물량) 10일치 통계자료에 큰 의미를 부여하기는 어렵지만, 국내 전해액 업체들의 수출량이 줄었다고 생각한다면, 전기차용 전해액 물량이 줄었다고 보기보다는 IT나 Non-IT용 물량이 줄었다고 보는 게 보다 타당합니다.

※ 46파이 원통형 배터리와 각형배터리 비교 자료인용 : SinoLink Securities 발간 “커다리(科达利) 보고서” (2024. 05. 24)

※ 46파이 원통형 배터리와 각형배터리 비교 자료인용 : SinoLink Securities 발간 “커다리(科达利) 보고서” (2024. 05. 24)

※ 46파이 원통형 배터리의 특징. (안정성 및 에너지밀도 구현에 유리) 대형 원통형 배터리(46파이)는 안전성과 성능에서 잠재적으로 이점이 있지만, 현재 대량 생산이 어렵고 생산원가 절감을 위한 시간이 필요함. 46파이 배터리는 단위 용량이 낮아 단일 셀의 열폭주시 방출되는 에너지의 량이 적으며, 압력의 방출속도가 빨라 각형이나 파우치형 대비 열폭주 확산에 있어 상대적 이점을 가지고 있음. 원통형 배터리는 표면이 곡면이라서 셀과 셀 사이에 자연스럽게 간격이 형성되어 방열에 좀 더 적합한 구조를 지니고 있음. 이에 비해 각형과 파우치형 배터리는 셀사이의 접촉면적이 넓어 방열을 위한 공간이 적어 열폭주 발생시 열이 배터리 전체로 퍼지기 쉬운 구조를 지니고 있음. 또한 원통형배터리는 (니켈도금강판) Can의 강도가 좋고, 권심(젤리롤)구조로 장시간 사용에도 배터리 팽창률이 적은 특징을 가지고 있음. (배터리가 부풀어 오르는 현상이 적음) 각형 배터리의 알루미늄 Can은 장시간 사용시에 캔이 팽창할 수 있기 때문에 정확한 배터리의 수명을 측정하기 쉽지 않음. 파우치형 배터리는 팽창에 더욱 취약한 구조를 지니고 있음. 성능면에서, 원통형 배터리는 실리콘 음극의 팽창에 좀 더 유리하여 이론적으로 더 높은 에너지밀도를 구현할 수 있음. 원통형배터리의 젤리롤 방식의 전극구조는 표면의 팽창력을 균일하게 적용하여 배터리의 손상(주름 형성 등)을 줄일 수 있음. 이에 비해 각형과 파우치형은 R 모서리에서 응력이 집중되어 실리콘음극재로 인한 팽창으로 인해 전극이 손상될 가능성이 상대적으로 높음. 또한 원통형 배터리의 니켈도금강판 Can은 기계적 강도가 높아 음극의 팽창력을 좀 더 수월하게 흡수함과 동시에 녹는점(융점)이 높아 배터리가 더 높은 에너지 밀도를 구현하는데 좀 더 도움을 줄 수 있음. 하지만 현재 46파이 배터리는 하이니켈 등 고성능 소재를 적용할 때, 여전히 해결해야 할 문제가 있는데 원통형구조로 인해 셀의 그룹화 효율이 각형대비 낮아 현재까지는 각형대비 에너지밀도 측면에서 뚜렷한 이점을 보여주고 있지는 못함. 46파이 배터리의 니켈도금강판은 인장 공정에 있어 어려움을 주고 있는데, 원통형 배터리는 강철의 내부식성을 향상시키기 위해 강철을 모두 니켈로 도금해야 함. 니켈 도금 전 강철은 가공이 용이하고, 불량 검출이 쉬운 반면, 니켈도금강판은 불량 검출에 어려움을 지니고 있으며, 인장 과정에서 쉽게 도금 표면이 쉽게 마모되고 파괴되어 금형과 장비를 다루는 기술이 까다로움. 자료인용 : SinoLink Securities 발간 “커다리(科达利) 보고서” (2024. 05. 24)

※ 중국 주요 각형/원통형 Cap, Can 업체 해외생산시설 현황 ● 커다리 해외 생산시설 및 고객사 1. 미국 인디애나 생산시설 : 투자금액 4,900만 달러 (2024. 05. 21 투자결정) 잠재 고객사 : 삼성SDI, 테슬라, 포드-CATL 합작공장, LG에너지솔루션, 파나소닉 등 2. 헝가리 생산시설 : 투자금액 7,200만 유로 (2020. 11. 2. / 2023. 09. 06) 고객사 : 삼성SDI (Cap, Can 포함 배터리 구성부품 공급) 고객사 : 노스볼트 (Cap 공급) 3. 스웨덴 생산시설 : 투자금액 5,00만 유로 (2020. 10. 29) 고객사 : 노스볼트 (Can 공급) 4. 독일 생산시설 : 투자금액 9,000만유로 (2020. 03. 13 / 2022. 12. 02) 고객사 : CATL (Cap, Can 공급) 고객사 : ACC (Cap, Can 포함 배터리 구성부품 공급) ● Ningbo Zhenyu Technology 해외 생산시설 및 고객사 1. 헝가리 생사시설 : 투자금액 5,870만 유로 (2023. 07. 19) 고객사 : 미정 (Cap, Can 포함 배터리 구성부품 공급) 자료인용 : SinoLink Securities 발간 “커다리(科达利) 보고서” (2024. 05. 24)

※ 유럽 로컬 배터리 업체, 지역별 생산시설 증설 계획 기존 한중일 배터리 업체 외에 여러 신생 업체들이 2차전지 투자에 대한 계획을 밝히며 현재 공장을 증설 중에 있습니다. 하지만 최근 여러 뉴스 나오는 것에서 알 수 있듯, 이들 신생업체들의 배터리 양산과 완성차들의 배터리 내재화가 난항을 겪고 있는 상황입니다. 엔지니어 분들도 이들 신생업체들의 양산계획에 매우 회의적인 시각을 가지고 있는 것이 사실입니다. 이들 업체 중 몇몇 업체들은 브리티시볼트가 그랬듯 좌초될 가능성도 농후해 보입니다. 이들 업체들이 계획대로 양산을 하지 못하면, 이들과 함께 계획을 맞춘 완성차 업체들은 배터리 공급처를 변경할 수 있어 이는 한국을 비롯한 경쟁 업체들에게 기회로 작용할 수 있을 것으로 보여집니다. 자료인용 : SinoLink Securities 발간 “커다리(科达利) 보고서” (2024. 05. 24)

※ 중국 리튬염(탄산리튬&수산화리튬) 수입, 생산, 재고 및 가동률 최근 중국 리튬가격 하락은 계절적 영향도 있지만, 해외 리튬 수입 증가와 탄산리튬 생산량 증가로 인한 재고증가의 영향으로 보여집니다. 호주산 2024년초 크게 감소하였던 리튬정광의 수입이 계속해서 증가하는 가운데, 2023년 하반기부터 시작된 짐바브웨, 나이지리아, 르완다와 같은 아프리카산 리튬정광 수입이 지속됨에 따라 중국의 리튬수입이 증가하고 있습니다. 이와 더불어 중국 탄산리튬 생산량도 2024년 크게 증가하고 있으며, 이에 따라 탄산리튬의 재고량도 증가추세에 있습니다. 특히 탄산리튬 제련업체들의 재고가 빠르게 증가하고 있는 상황입니다. 탄산리튬과 수산화리튬 생산업체들의 가동률도 5월 다소 주춤하기는 하지만 연초대비 빠르게 상승(탄산리튬 기준 70%수준)하면서 이전 가동률을 상당부분 회복한 상황입니다. 2024년 초, 빠르게 하락하던 리튬가격으로 인해 해외와 중국의 리튬 생산/수입량이 빠르게 하락하였으나, 중국 정부의 “이구환신” 정책과 같은 전기차 부양정책이 다운스트림인 전기차 시장의 성장보다 다운스트림인 탄산리튬 생산증가속도가 빨라지면서 탄산리튬의 과잉생산으로 이어져 최근 리튬가격의 하락으로 연결되고 있는 모습을 보여주고 있습니다. 자료인용 : MinMetal Securities 발간 “신재생에너지 산업 보고서” (2024. 07. 03)

※ 2024년 5월 미국 ESS 설치량 2024년 5월 미국의 대형(유틸리티) ESS 설치량은 1.07GW로 전년동월대비 645%, 전월대비 57% 증가하였음. 1월부터 5월까지의 누적 설치량은 2.99GW로 전년동기대비 310% 증가하였음. 2024년 6월 ESS 예상 설치량은 1.76GW로 예상됨. 자료인용 : PingAn Securities 발간 “전력설비 주간보고서” (2024. 07. 07)

※ 전기차의 미래 : 이동수단에서 거주공간으로 개인적으로 2차전지 투자를 결정한 가장 큰 아이디어는 전기차가 인류의 라이프스타일을 바꿀 수 있는 잠재력이 있다고 보았기 때문이며 그 생각은 여전히 유효합니다. 때문에 캐즘이나, 2차전지를 경기순환주로 보는 견해, 트럼프 이슈, 친환경정책 후퇴와 같은 정치적 노이즈 등에 크게 신경을 쓰지 않고 인류의 라이프스타일을 변화시킬 장기 성장산업이라는 측면에서 산업을 바라보고 있습니다. 특히 2차전지(전기차)는 인류의 라이프스타일을 바꿀 수 있는 잠재력을 지닌 산업이고, 국내 업체들이 글로벌 선두권의 지위를 가지고 있는 산업이라는 점에서 흔치 않은 기회로 여기고 있습니다. 글로벌 성장산업에서 국내 업체들이 초기부터 시장의 주도적 플레이어로써 산업을 리딩 해본 경험이 많지 않다는 점도 국내 주식시장이 2차전지 섹터에 대해서 갈피를 잡지 못하는 한 요인이라고 보고 있습니다. 때문에 시장에는 2차전지에 대한 강한 확신을 가진 투자자들과 매우 회의적인 시각을 지닌 투자자들이 공존하고 있는 것으로 보여집니다. 만약 다른 혁신 산업들(인터넷 혁명, 아이폰, AI)처럼 미국이 주도한 산업이었다고 하면 배터리 산업에 대한 국내 주식시장의 시각도 지금과는 많이 달랐을 것이라고 보고 있습니다. ● 전기차의 미래 : 이동수단에서 거주공간으로 확대 전기차의 미래는 이동수단에서 또 다른 거주공간으로 확장되는 과정에서 인류의 라이프스타일을 바꿀 것이라고 보고 있습니다. 자유로운 내부공간의 활용과 전기의 활용은 전기차가 거주공간으로 확장될 수 있게 만들어주는 핵심이며, 이는 엔진 기반의 내연차량과 하이브리드차, 수소차로는 이루기 어려운 방향입니다. 엔진 가동 없이 자동차의 우수한 공조장치와 각종 전자기기를 자유롭게 사용할 수 있는 특수한 개인공간이 생긴다는 장점은 인류의 라이프스타일을 바꿀 수 있는 거주공간의 혁명으로도 연결 될 수 있다고 보고 있으며, 이로부터 파생될 수 있는 부가가치는 스마트폰 혁명을 뛰어넘을 수 있다고 보고 있습니다. 전기차는 동력기관(배터리와 모터)을 바닥에 평평하게 배치하고 바퀴 사이(휠간격)를 최대한 넓혀 공간 활용성을 극대화 시킬 수 있습니다. 기존 내연차가 여러 장치들을 자동차의 여러 공간에 넣음으로써 시트가 고정된 것과 달리 전기차는 배터리 위로 자유로운 구조물의 배치가 가능하게 되었습니다. 아직까지 많은 완성차 업체들이 제대로 된 전기차 플랫폼을 갖추고 있지 못해 공간활용이 최적화된 전기차들을 보기 어렵지만, 현대차그룹의 차세대 전기차 플랫폼인 eM(승용)/eS(상용)는 이러한 공간활용이 방향성을 잘 나타내 주고 있습니다. 현재 여러 전기차에 적용되고 있는 V2L은 차량 내 자유로운 전기의 사용을 가능하게 함과 동시에 전기저장을 할 수 있는 거대한 보조배터리(ESS)의 역할을 함으로써 전기차를 운송 목적 외에 다양한 용도로 활용할 수 있는 길을 열어 줄 것입니다. 이미 차박이나 긴급 보조전원 등으로 다양한 용도로 활용되고 있습니다. ● 전기차의 공간 활용성을 보여줄 eM/eS 플랫폼 현대차의 eM플랫폼을 적용한 첫 번째 전기차가 될 제네시스 네오룬(GV90)은 전기차 공간활용의 가능성을 보여줄 것입니다. 또한 eS플랫폼은 현대기아차의 PBV(목적기반차량)에 적용되어 자동차가 단순한 상업용 이동수단이 아닌, 상점, 식당, 카페와 같은 상업적 공간으로 활용되고, 자동화된 물류 시스템의 일부가 되는 방향성을 보여줄 것으로 보여집니다. 아직 컨셉이고 가야 할 길들이 많지만 현대/기아차는 전기차가 가야 할 길을 제시해주고 있고, 이러한 차량들이 여러 시행착오를 거칠 수도 있지만 소비자들이 직접 체험을 함으로써 전기차의 잠재력을 느끼게 될 것이라고 봅니다. https://www.youtube.com/watch?v=rc2bX83u5To https://www.youtube.com/watch?v=DgPL89yQmgY