2023년 7월, 중국산 테슬라 모델Y RWD 차량이 국내 출시하였죠. 보조금 지원을 받을 경우, 4천만원대까지도 바라볼 수 있는 경쟁력있는 가격대로 내려오면서, 국내 전기차 시장을 위협하고 있는 모습입니다. 기존에 국내에 판매되었던 테슬라 차량은 모두 NCM 배터리를 사용했었는데요, 중국에서 생산되어 들어오는 RWD 차량에는 LFP배터리가 들어가다보니, 이 배터리가 무엇인지, 성능에 문제가 있는 것은 아닌지에 대한 궁금증이 생기는 것 같습니다.
아무래도 중국산이라고 하다보니, 더더욱 의심의 눈초리로 바라보시는 것 아닐까 합니다. 저도 배터리 분야에 대한 전문가는 아니지만, 테슬라 차량 뿐 아니라 주식도 꽤 큰 규모로 장기투자 하고 있는 입장으로서, 기존에 알아보았던 내용들을 장단점 중심으로 간략하게나마 소개해드리고자 합니다.
이제 막 테슬라나 전기차에 관심이 생기셨거나, LFP배터리에 대해 궁금하신 분들은 한 번 읽어보고 가시면 좋을듯 합니다.
1. 테슬라 LFP 배터리 소개
1) 전기차 배터리 종류
전기차 배터리는 크게 삼원계라 불리는 NCM(니켈, 코발트, 망간) 배터리와 LFP(리튬 인산철) 배터리 2가지로 나누어 볼 수 있습니다.
2차 전지 강국인 우리나라는 NCM 배터리를 중심으로 확고한 기술력을 자랑하며 세계에서도 2차 전지 최강국으로 자리잡고 있는 반면, 중국은 값싸고 대량의 공급이 가능한 LFP 배터리를 중심으로 우리나라의 2차 전지 지배력을 위협하고 있습니다.
NCM 배터리 관련 국내 기업으로는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK이노베이션, 에코프로, 엘앤에프 등이 있죠. 그리고 중국 LFP배터리 관련 기업으로는 CATL(닝더스다이), BYD 같은 곳들이 있습니다.
2) LFP 배터리 특징
LFP 배터리의 특징은 열 안정성이 좋아 화재위험이 적은 대신, 에너지 밀도가 낮아 무게가 무겁다는 점이 있습니다. 한편 NCM 배터리의 주 원료인 니켈, 코발트, 망간에 비해 LFP 배터리의 주원료인 리튬의 매장량이 훨씬 방대하기 때문에 장기적인 생산 파이프라인 유지에 유리하다고 말씀하시는 학자분도 계셨습니다. (이에 반대하는 학자분도 계세요)
2. LFP 배터리 장점 3가지
1) 승차감
위에서 잠깐 이야기했지만 LFP배터리는 에너지 밀도가 NCM 배터리보다 낮습니다. 그 말인 즉슨, 똑같은 에너지 출력을 얻기 위해서 배터리가 더 많이 들어가야 한다는 것이죠. 배터리가 더 많이 들어가면 어떻게 될까요? 차량의 무게가 더 무거워 집니다. 특히 배터리 팩이 들어가는 차체 하부 쪽의 무게가 무거워지는 것이죠.
그 때문인지는 모르겠습니다만, 똑같은 모델Y 시리즈라도 LFP배터리가 들어간 중국산 모델Y RWD가 NCM 배터리가 들어간 모델Y보다 승차감이 더 좋다는 리뷰가 많습니다. 모델Y를 싫어하시는 분들의 경우, 주로 이야기하시는 부분이 바로 승차감, 특히 뒷자리의 승차감인데, 이런 부분이 LFP배터리를 탑재한 차량에서는 어느 정도 개선된다고 보셔도 좋을 것 같습니다.
(사실 저는 제가 타고 있는 NCM 배터리의 모델Y 롱레인지도 승차감 문제 겪지 않고 잘 타고 있습니다. 물론 엄청 고급진 차들보다야 편하진 않지만, 그렇게 요란스럽게 떠들정도로 안좋지는 않아요. 탈만합니다.)
2) 열 안정성
사실 전기차에서 화재가 나는 케이스는 정말 드뭅니다. 10만대에 한대 있을까 말까한 정도의 통계치를 보이고 있죠. 그럼에도 불구하고 기존 내연기관 차 제조업체들을 감싸기 위한 것인지 모르겠지만, 전기차에서 화재 사고가 나면 엄청 크게 보도하곤 합니다. 그 때문에 전기차를 구매하고자 고민하시는 분들 중에 화재에 대한 두려움으로 구매를 망설이는 분들도 꽤 계신 것 같습니다.
실제 저도 전기차를 구매한다고 주변에 말씀 드렸을 때, 화재 위험 때문에 괜찮겠냐는 질문을 참 많이 받았어요. (참나…)
물론 NCM 배터리도 화재 위험이 높다고 생각하지 않지만, LFP배터리는 NCM 배터리보다도 열 안정성이 좋아서 화재위험이 훨씬 더 낮습니다.
그러니 화재위험이 걱정되시는 분이라면 LFP배터리가 탑재된 차량을 마다할 이유가 없겠죠.
3) 저렴한 원가 구조
LFP 배터리의 최대 장점은 바로…NCM 배터리보다 저렴하다는 점입니다. 그래서 전기차 회사 입장에서도 LFP 배터리를 사용하는 것이 원가 절감 측면에서는 유리하죠.
이번에 중국에서 들어오는 LFP 배터리를 탑재한 모델Y RWD 차량이 기존에 미국 프리먼트 공장에서 국내에 들어오던 모델Y 시리즈 대비 압도적으로 저렴한 가격에 출시할 수 있었던 것도, 바로 이 LFP 배터리의 저렴한 원가 구조 때문이 아닐까 합니다.
아무리 중국산이라 하더라도 NCM 배터리가 탑재되어 있었다면, 이 정도로 저렴한 가격까지 내려오지는 못했을 것입니다.
3. LFP 배터리 단점 3가지
1) 가속력
LFP 배터리의 단점 중에 가장 많이 꼽히는 것은 바로 에너지 밀도입니다. NCM 배터리에 비해 에너지 밀도가 낮다보니, 똑같은 공간에 배터리를 채워넣었을 때 NCM 배터리에 비해 효율이 많이 떨어지는 것이죠.
이것을 극복하기 위해 LFP 배터리는 NCM 배터리 차량보다 더 많은 차량 내 공간을 확보하여 더 많은 배터리를 채워 넣게 되는데, 여기서 야기되는 단점이 바로 ‘무게’와 ‘공간’입니다.
차량이 무거워지면서 승차감이 좋아지는 점도 있긴 하지만, 차체가 무거우면 똑같은 출력에서 가속력 등의 성능이 많이 떨어지게 되죠.
또한 차량 내에 배터리 팩이 차지하는 공간이 많아질수록 실내 공간이 협소해진다는 점이 단점이 될 것입니다.
2) 주행거리
LFP 배터리의 낮은 에너지 밀도는 테슬라 차량의 주행거리에도 영향을 미칩니다. 에너지 밀도가 낮다보니 똑같은 용량의 배터리에서 NCM 배터리 차량의 주행거리보다 더 짧을 수 밖에 없는 것이죠.
한편 최근에 CATL이 10~15분 정도만 충전하면 700km까지 주행이 가능한 LFP 배터리를 개발했다는 뉴스가 있긴 했는데, 어느 정도 수준까지 도달한 것인지, 언제 정도 상용화가 가능한 것인지에 대해서는 미지수입니다.
만약 CATL이 그 정도 성능이 되는 저렴한 LFP 배터리를 개발했고 머지 않은 시기에 상용화까지 성공할 수 있는 수준이라면, 고 원가의 NCM 배터리 위주로 생산라인을 가지고 있는 국내 2차전지 기업들에게는 큰 치명타가 되지 않을까 걱정스럽습니다.
4. 마치며
이상으로 아주 간략하게 LFP 배터리의 핵심만 짚어서 설명을 드려보았습니다. 본 포스팅은 배터리에 대한 심도있는 학습을 원하는 분들 보다는 테슬라 모델Y RWD 차량을 구매하고자 하시는 분들, 또는 모델Y RWD를 구매하고 싶긴한데 LFP 배터리가 도대체 무엇인지 몰라 찾아보고 계신 분들을 위한 수준으로 작성되었다는 점을 참고해주시기 바랍니다.
혹시 보다 더 자세한 내용을 찾고 계신 분들을 위해 삼프로TV에 출연하신 포스코경영연구원 박형근 수석 연구원님의 아티클과 영상을 같이 남겨드립니다.
1) 아티클
https://contents.premium.naver.com/backbriefing/news/contents/220506162238563yg
2) 영상
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