‘LFP 대항마’ 나트륨이온배터리, 19조 시장 열린다

26일 서울 강남 과학기술회관에서 ‘제7회 NGBS 세미나’가 진행되고 있다. ⓒ데일리안 정진주 기자

최근 전기차의 대중화를 앞두고 가격 경쟁력이 중요해진 가운데 차세대 중저가 배터리로 나트륨이온배터리(SIB)가 부상하고 있다. 기존 대표적인 중저가 배터리인 리튬인산철(LFP)보다 공급 리스크에서 자유로운 장점을 앞세워, 상용화 이후 빠르게 시장을 장악할 것으로 예상된다.

최익환 SNE리서치 프로는 26일 서울 강남 과학기술회관에서 열린 ‘제7회 NGBS 세미나’에서 ‘SIB의 경제성 분석과 전망’ 주제발표를 통해 SIB의 시장성에 대해 장밋빛 전망을 내놨다.

SIB는 현재 시장을 주도하고 있는 리튬이온배터리(LIB)와 작동 원리, 구조가 모두 같으며 음극, 양극, 전해질, 분리막으로 구성돼 있다. 셀 제조공정 역시 유사해 기존 니켈코발트망간(NCM), LFP셀 제조 설비와 공정 호환이 가능하게 설계할 수 있다. 이런 구조로 시장 수요에 유연하게 대응할 수 있다.

또한, 기존 배터리보다 상대적으로 가격이 낮고 그간 LIB의 약점으로 꼽히던 낮은 온도에서도 높은 효율을 내고 안전성도 높다. 중저가 LIB에 사용되는 탄산리튬 가격은 2022년 말 기준 kg당 500RMB까지 상승했다가 지난해 85RMB로 하락했다. 반면 SIB는 kg당 평균 5RMB로 저렴하며 수급이 상대적으로 안정적이다.

최 프로는 “SIB가 시장에 나온 이유는 명확하다”며 “플럭츄에이션(변동)이 굉장히 심한 리튬과 콩고민주공화국이란 한정된 지역에서만 생산하는 코발트를 사용하지 않고 나트륨 금속을 사용한다”고 설명했다.

여기에 LIB의 핵심 원재료인 리튬, 니켈 코발트는 특정 지역에 편중돼 있고 원자재 무기화로 공급 리스크가 있는 반면, 나트륨은 수급이 쉽고 매장량이 풍부하다는 장점을 지닌다.

SIB는 1세대 기준 최대 160Wh/kg의 성능을 보여 양산 단계에 도달해 가격이 향후 낮아질 경우 중저가 LIB 시장에 침투할 것으로 관측된다.

최 프로는 “지난해 미국의 한파로 불어닥치면서 테슬라 차주들이 불편함을 호소하는 경우가 있었다”며 “SIB는 저온 성능에서 마이너스 20℃ 기준 90% 이상의 에너지 리텐션(유지률)을 가지고 있다는 것도 장점”이라고 부연했다.

현재 SIB 양극재는 3종류의 소재에 대한 양산 연구가 진행되고 있으며 그 중 층상 산화물의 개발이 주도적이다. LIB가 NCM, LFP 양극재로 양분화돼 있듯, SIB 시장도 용도에 따라 다양한 양극재가 사용될 가능성이 있다.

최 프로는 “현재 중국 시장에서는 층상 산화물 타입이 가장 많이 적용되고 있다”며 “CATL이 발표한 프러시안 화이트 소재는 공정단계에서 유독가스가 많이 발생하는 이슈가 발생했고 아직까지 해결이 되지 않았다”고 언급했다.

나트륨이온배터리 가격 전망. ⓒSNE리서치

SIB는 아직 시장의 수요가 없고 LIB 셀 가격이 더 낮은 상황이지만, 2025년부터 본격적으로 양산 단계에 돌입할 것으로 예상된다. 기술개발로 수율 향상, 공급망 안정화, 대량 생산에 따른 원가 절감 등으로 가격이 하락되기 때문이다. 2035년 셀 가격은 킬로와트시(kWh)당 56달러까지 낮아지며 LFP보다 최소 11%부터 최대 24%까지 저렴해질 것으로 분석된다.

이런 시나리오에 따라 SIB 산업 규모는 2035년에는 최소 64억 달러(약 8조5760억원)에서 145억 달러(19조4300억원)로 성장할 것으로 전망된다.

SIB 시장이 형성된다면 전기 이륜차, 소형 EV, 에너지저장장치(ESS)에 적용될 예정이다.

최 프로는 “제일 중요한 파트는 ESS다”라며 “SIB는 무겁다는 단점이 있는데 그 무게를 고려하지 않아도 가격 경쟁력이 있다는 측면에서 ESS가 가장 고려하기 좋은 산업”이라고 분석했다.