[산업공부] 배터리 원자재 확보가 필요하다 1: 전기자동차와 배터리 시장 규모 전망, 그리고 원자재

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• 2021년 글로벌 EV 연간판매량은 660만대로 2020년 대비 YoY 100% 증가

• 2021년 글로벌 EV 누적 판매량은 1650만대로 2020년 대비 YoY 60% 증가

• 전체 차량 중 EV 비율은 10%

• 2021년 차량용 리튬이온 배터리 연간수요는 340GWh로 2020년 대비 2배 이상 증가​​

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위 그림과 표는 IEA가 분석한 각국 정부의 시나리오를 바탕으로 한 연간 EV 신규 판매량 전망치다.

분석대로면 현재의 각국 정부의 목표 시나리오 대로면 2050년에 넷제로 달성 불가능하다.

이는 정책과 정치, 석유 산업과의 관계, 현재 전 세계를 엄습하고 있는 인플레이션 우려 등 복잡한 것들이 얽혀 있고 여기서 다룰 내용이 아님.

하지만 혹시라도 여러 상황들이 조금이라도 좋아져서 다시 ESG 바람이 불면 전기차 대세론과 인기가 다시 더 뜨겁게 달아오를 수도 있다는 것을 인지만 하고 있자.

근 1년 안에 출시된 전기차들의 배터리 성능, 주행거리, 가격 등을 네이버에서 확인하면 아래와 같다.

Long Range 모델이 있는 경우 같이 표기를 했다.

차량 가격의 경우 노옵션의 엔트리 혹은 중간 모델의 가격을 적용했다.

배터리 가격은 통상적으로 전기차 가격의 70% 정도로 알려져있다.

플러그인 하이브리드는 제외하고 순수 배터리 전기차만 확인했다.

차량들의 출시 시점, 세단인지 SUV인지 등 자세한 조건들에 따라 차이가 있을 수 있으나,

평균 배터리 용량 약 71 kWh

평균 주행거리 약 415 km

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전기차 원가에서 배터리가 가장 큰 비중을 차지하고 있고 통상적으로 약 40% 가량으로 알려져 있다.

위 기사에 따르면 블룸버그 NEF 추정하는 배터리의 가격은 $135/kWh이다.

(참고로 내연기관와 전기차가 가격 경쟁을 할 수 있게 되는 배터리 가격은 $100/kWh로 알려져 있다.)

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위에서 확인한 전기차 평균 주행거리와 배터리 가격을 고려하면

전기차 한 대당 배터리 가격은 약 $9600가 된다.

앞서 언급한 향후 2025년, 2030년에 전망되는 연가 신규 EV 판매량이 필요한 배터리 용량은 아래 표와 같다.

EV 판매 전망의 증가율보다 필요한 배터리의 증가율이 더 높다.

그에 따라 배터리 판매 금액 규모도 커질 것이다.

물론 기술이 더 발전하면 배터리 용량이 증가하고 배터리 가격은 내려갈 수 있다.

하지만 배터리에 사용하는 원재료들은 희소하기 때문에 원재료 확보가 관건이 될것이다.

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위 그림처럼 배터리의 가격은 점차 하락해 왔지만,

문제는 배터리에 사용되는 금속, 특히 양극재 금속들의 가격이 최근 급격히 상승했다.

아직 이런 상승분을 반영한 배터리 가격 데이터는 나오지 않은 것 같다.

양극재 업체나 셀메이커들이 장기간 낮은 고정 계약을 했기 때문이다.

하지만 계약이 종료가 된다면??

금속 원자재 기업들이 계속 낮은 가격, 고정 가격으로 계약을 할까?

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하지만 하고자 하는 이야기는 가격이 아니다.

어찌됐든 시장 EV 배터리의 시장 규모는 앞으로도 크게 성장할 것인데,

이렇게 커지는 EV 배터리 시장에 필요한 원재료 금속의 양는 충분히 있을까?

배터리를 구성하는 소재는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막이 있다.

배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해 NCM811 양극재가 이 많이 사용되는 추세인데,

NCM811 배터리 기준으로 비용의 비율은 아래와 같다.​​

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배터리 셀의 약 71%가 배터리 원재료가 차지하는 비중이며,

이 원재료들 중 66%는 양극활물질이 차지한다.

양극 활물질 원재료 비중 44%가 금속이다.

이때 사용하는 금속은 리튬(탄산리튬 or 수산화리튬), 니켈, 코발트, 망간이 있다.

배터리의 용량 당 필요한 각 금속들의 질량은 아래 표와 같다.​​

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위 표와 앞서 정리했던 양산 전기차를 기준으로

NCM811 배터리 적용 전기차 한 대당 필요한 양극재 구성 금속의 필요 양과 가격은 아래 표와 같다.

각 금속들의 기준 가격은 현재 LME 가격을 이용했다.

(위 표에도 제시되어 있지만 확인차 cross check)​​

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앞서 구한 2030년 목표 선언 기준 필요한 총 배터리 용량에 요구되는 각 금속들의 양은 아래 표와 같다.

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숫자로만 보면 엄청 많은 양이다.

특히 리튬과 니켈의 양은 굉장히 커 보인다.

그러면 지구상에 얼만큼의 리튬과 니켈이 있을까?

이 많은 양을 다 커버할 수 있을까?

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예상되는 리튬의 매장량은 2200만톤으로 필요한 양보다는 많긴하다.

하지만 생산량으로 보면 턱 없이 부족할 것임이 예상된다.

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역시나 예상되는 니켈의 매장량은 9500만톤으로 필요한 양보다는 많긴하다.

생산량 역시 이미 2030년 목표 선언 시나리오에 예상되는 양 이상으로 많다.

니켈의 경우 2020년 기준으로 전체 수요처 중 배터리의 비중은 8%에 지나지 않는다.

물론 EV 생산량이 증가할 수록 니켈의 수요처 비중은 증가하겠지만, 리튬에 비해서는 양호한 수준으로 보인다.

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정리하면, 매장량 중 얼만큼 채취가 가능하고, 사용이 가능한지와 같은 생산량은 또 다른 문제이지만 일단 넘어가자.

일단 매장량은 충분하긴 한데 앞서 제시했듯이 가격의 등락이 심하고, 점점 심해지고 있다.

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특히 리튬의 경우 2022년 3분기 가격 기준, 2021년 1분기 대비 560%, 2022년 2분기 대비 4% 증가했다.

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기본적으로 가격은 수요 공급 논리에 따라 결정된다.

리튬 가격이 다른 금속들에 비해 상승세를 유지하고 있는 이유도

생산량이 부족해서라고 추론할 수 있다.

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결론적으로,

※ kotra 배성봉 - 미국의 배터리 시장동향 (2021. 3. 5)

※ kotra 신재훈 - 리튬 대체 공급지로 부상하는 브라질 (2022. 4. 1)

※ 삼성증권 이경자, 장정훈, 이창희 - E-Waste 산업 (2022. 4. 11)

※ 이베스트투자증권 이안나, 강 - 미중용 배터리 메탈 슬러그 (2022. 5. 11)

※ kotra 이동희 - 칠레 리튬 시장동향 (2022. 5. 18)

※ 에너지경제연구원 김해지 - IEA의 글로벌 EV 시장 장기 전망 (2022. 7. 4)

※ kotra 정세호 - 전기차 허브로 도약하는 인도네시아 (2022. 8. 17)

※ 키움증권 이종형, 김지산, 오현진, 박주영, 이원주, 김소정, 황현정 - 폐배터리 재활용, 이유있는 주가

상승 (2022. 9. 2)

※ 케이프투자증권 박진형, 안주원, 허선재, 이규익 - '재'사용/활용하는 세상 (2022. 9. 7)

※ 한국무역협회 임지훈 - 배터리 행식 원자재 공급망 분석: 리튬 (2022. 9. 30)

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