배터리 호황 올라탄 LG·삼성·SK, 매출 비중도 '쑥'

LG·삼성·SK, 배터리 사업 매출 비중 매년 늘어

글로벌 수주 확대 위한 조 단위 투자 및 R&D 비용↑

NCMA·NCA·NCM 등 차세대 기술 개발 '총력'

LG에너지솔루션 대전 기술연구원ⓒLG에너지솔루션

전기차 시장의 고성장에 힘입어 배터리를 신성장동력으로 육성했던 국내 기업들의 배터리 사업 비중도 매년 뚜렷하게 증가한 것으로 나타났다.

LG·삼성·SK 등 국내 배터리 3사는 수주 확보를 위한 설비 투자는 물론 차세대 기술을 위한 연구개발(R&D)에 공격적으로 나서는 상황으로, 앞으로도 선진 기술로 글로벌 배터리 산업 주도권을 공고히 하겠다는 방침이다.

20일 업계에 따르면 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션의 전체 사업에서 배터리 매출 비중은 매년 꾸준히 늘고 있다.

각사의 2021년 1분기 보고서를 보면 LG화학 전지사업(현 LG에너지솔루션) 매출은 2019년 8조3503억원, 2020년 12조3635억원, 올해 1분기 4조2132억원으로 전체 사업에서 차지하는 비중은 각각 30.5%, 41.1%, 43.7%를 나타냈다.

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2년 전까지만 해도 전체의 30% 수준이었던 LG화학의 배터리 사업 매출이 전체 사업의 40% 이상으로 대폭 늘어난 셈이다.

특히 글로벌 친환경 정책에 따른 전기차(EV) 판매 등이 증가하면서 배터리 사업은 지난해 2분기와 3분기엔 각각 1560억원, 1690억원의 영업흑자를 달성했으며 올해 1분기에는 영업이익 3410억원을 달성하는 등 배터리 3사 중 가장 안정적으로 흑자 기조를 유지하고 있다.

삼성SDI의 배터리 사업 매출도 눈에 띄게 증가하고 있다. 2019년 배터리 사업 매출은 7조7193억원, 2020년 8조7288억원, 올해 1분기 2조3871억원으로 전체 사업에서의 비중은 76%, 77%, 81%를 나타냈다.

삼성SDI는 자동차용 배터리의 경우 공급 모델이 점진적으로 늘어나면서 하반기에는 연간 흑자전환에 성공할 것으로 내다봤다.

삼성SDI의 중국 시안 공장에서 생산된 전기차용 배터리 사진.ⓒ삼성SDI

SK이노베이션의 배터리 사업 성장세도 가파르다. 2019년 6903억원이었던 매출은 지난해 1조6102억원으로 늘었다. 올해 1분기 매출은 5263억원으로 전체 사업에서의 매출 비중은 2019년 1%에서 작년 5%, 올해 1분기엔 6%로 증가했다.

배터리 부문에서는 후발주자인데다, 배터리 외 사업 규모가 워낙 큰 특성상 경쟁사와 비교하면 매출 규모 자체는 크지 않지만 성장세는 뚜렷하다. SK이노베이션은 전기차 배터리 판매 증가로 지난해 보다 2배 이상 늘어난 올해 3조원대 매출을 거둘 것으로 기대했다.

또 내년부터는 손익분기점(BEP)을 넘어서는 영업이익을 달성할 것으로 봤다. SK이노베이션은 지난 13일 1분기 컨퍼런스콜을 통해 "올해 상각전영업이익(EBITDA) 기준 플러스 전환, 내년에는 영업이익 BEP 초과 달성을 기대한다"고 밝혔다.

이들 배터리 3사는 글로벌 시장 장악력을 확대하기 위해 수주 규모를 공격적으로 늘리고 생산능력을 확대하는 한편, 차세대 배터리 연구 개발에도 적극적으로 나서고 있다.

LG에너지솔루션은 용량, 수명, 저항 등 모든 성능이 앞서 있는 것으로 평가받는 NCMA 배터리를 올해 양산할 예정이다. 업계는 LG에너지솔루션이 신규 수주한 테슬라 전기차 모델Y에 NCMA 배터리를 공급할 것으로 보고 있다.

NCMA 배터리는 기존 하이니켈 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재에 알루미늄을 첨가한 제품으로, 니켈 함량은 90%에 달하며 코발트는 5% 이하다. 전기차 주행거리를 늘리기 위해 필요한 대용량 배터리 구현이 가능하다는 장점이 있다.

LG에너지솔루션은 미국, 중국, 유럽(폴란드) 등글로벌 배터리 사업장 생산능력을 확대하기 위한 조 단위 설비 투자도 진행중이다. LG에너지솔루션 미국과 폴란드 사업장에서는 주로 전기차 배터리를 생산하며, 중국에서는 전기차 배터리를 비롯해 소형 배터리 ESS(에너지저장장치) 등을 만든다.

LG에너지솔루션은 미국 제너럴모터스(GM)와의 합작법인인 '얼티엄 셀즈'를 통해 오하이오주에 35GWh(기가와트아워) 규모의 배터리 제1 합작공장을 건설중으로, 동일 규모의 배터리 제2 합작공장을 테네시주에 추가로 설립할 예정이다.

삼성SDI의 중국 시안 공장에서 생산된 전기차용 배터리 사진.ⓒ삼성SDI

2개의 합작공장을 통해 2024년까지 총 70GWh 이상의 배터리 생산능력을 갖추겠다는 목표다. LG에너지솔루션은 GM과의 합작공장 이외에도 2025년까지 5조원 이상을 단독 투자해 미국에만 독자적으로 70GWh 이상의 배터리 생산능력을 추가 확보한다고 밝혔다.

이에 따라 배터리 생산능력을 작년 120GWh에서 올해 155GWh로, 2023년에는 260GWh까지 늘린다는 방침이다. 260GWh는 고성능 순수 전기차를 370만대 이상 생산할 수 있는 양이다. 현재 LG에너지솔루션의 수주잔고는 약 150조원으로 배터리 3사 중 가장 많은 잔고를 보유하고 있다.

삼성SDI 역시 지난해에만 연구개발비에 8083억원을 투입하는 등 전기차 배터리 기술 개발에 공격적으로 나서고 있다.

삼성SDI는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극 소재를 중심으로 한 배터리 제품 기술 개발을 진행중이다. NCA는 가격이 높고 변동성이 큰 코발트 비중을 낮추고 망간 대신 알루미늄을 넣어 배터리 출력을 강화하는 것이 핵심이다.

기존 NCM에 비해 원료 합성 및 수분 제어에 대한 난이도가 높아 쉽게 진입하기 어려운 기술로 알려져 있다. 삼성SDI는 차별화된 NCA 기술력을 바탕으로 2015년 니켈 함량 88% 이상의 하이니켈 NCA 양극 소재를 전동공구용 원형배터리에 적용한 바 있다.

올 하반기 양산을 준비중인 차세대 젠5(Gen.5) 전기차용 배터리에도 니켈 88%의 하이니켈 NCA 양극 소재를 적용한다. 삼성SDI는 니켈 함량을 90% 이상 높여 출력과 주행거리를 높인 하이니켈 NCA 양극 소재 연구 개발에도 적극 나선다는 방침이다.

이와 함께 '꿈의 배터리'라 불리는 전고체 배터리 개발에도 역량을 확대하고 있다. 전고체 배터리는 현재 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리 단점을 보완한 것이 특징이다.

리튬이온 배터리는 전해질이 액체로 돼 있어 열과 충격에 약하고 화재 위험도 있는 반면 전고체 배터리는 전해액을 고체로 하고 있어 폭발 위험이 대폭 낮아질 것으로 기대되고 있다.

삼성SDI는 2013년부터 모터쇼나 배터리 관련 전시회를 통해 중장기 전고체 배터리 기술들을 선보여왔다. 현재는 선행기술 개발 단계로, 2027년 이후 상용화하겠다는 방침이다.

SK이노베이션의 경우, 고니켈 NCM 배터리 기술에 주력하고 있다. 앞서 SK이노베이션은 니켈·코발트·망간을 각각 8:1:1 비율로 섞은 양극재를 적용한 NCM811 배터리를 2016년 처음 개발했다.

이후 NCM구반반(니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%) 배터리도 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. NCM구반반 배터리는 미국 조지아주에 짓고 있는 2공장에서 생산해 포드 F-150에 납품된다.

전고체 배터리 개발에도 힘을 쏟고 있다. SK이노베이션은 2019년 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프(John B. Goodenough)미 텍사스대학교(The University of Texas at Austin)교수와 지난해부터 차세대 배터리 기술 개발을 위해 협력하고 있다.

글로벌 거점 생산능력도 확충하고 있다. SK이노베이션은 미국 조지아, 중국 창저우·옌청·혜주, 헝가리 등에 배터리 사업장을 짓고 있으며 2024년까지 단계적으로 상업생산에 돌입한다.

이를 통해 글로벌 배터리 생산능력을 지난해 30GWh 수준에서 2025년까지 125GWh로 대폭 확대하겠다는 방침이다. 현재 SK이노베이션의 배터리 수주잔고는 600GWh(기가와트아워, 약 80조원)다.

SK이노베이션은 "배터리 시장이 급격히 증가하면서 추가 증설에 대한 검토를 진행중"이라며 "글로벌 확장 전략을 미국, 유럽, 중국 등을 검토하고 있으며 증설 방식은 JV(조인트 벤처), 100% 투자 등을 다양하게 보고 있다"고 설명했다.

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