글로벌 주요 자동차 회사들의 전동화 전략 및 전지 개발 전략

요약: 기존의 내연기관의 강자였던 글로벌 주요 자동차 회사들은 전동화로 빠르게 이동하고 있다. 이들의 전동화 전략을 알아보고 전동화 전략의 핵심인 전지에 대한 수급과 생산전략 그리고 차세대 전지라고 불리는 전고체 전지에 대한 개발 전략을 알아본다.

 

전기차의 확산속도 가속화: 2026년부터 내연기관 역전

각국의 탄소 중립과 에너지 전환 정책으로 재생에너지와 전기차로 투자를 전환하는 속도가 가속화되고 있다. 특히 전기차는 2015년 디젤 게이트 이후 글로벌 전반에 확산되고 있고 중국과 유럽중심으로 진행되던 전동화 전환 투자는 미국과 일본 등으로 확산되고 있다.

에너지 전환을 위한 글로벌 투자현황

이러한 전동화 확산속도의 증가로 주요 수요 전망기관들의 친환경차 침투율 전망은 매년 변화하고 있다.

BNEF (Bloomberg New Energy Finance)는 2021년 장기 전기차 전망에서 2040년까지 전세계 친환경차 운행대수가 6.7억대에 달할 것으로 예측했고 친환경차 신차 비중은 2040년까지 전 세계적으로 70%에 달할 것으로 전망했다. IEA는 Global EV Outlook을 통해 2019년 8,600만 대에서 2021년 9,100만 대로 전기차 전망을 7% 상향하였다. OPEC은 World Of Oil을 통해 2040 전기차 및 FCV 수요를 11% 상향해 운행대수를 3.6억대로 상향 수정했다.

에너지 전환을 위한 국가별 투자현황

BCG (Boston Consulting Group)는 2022년 보고서를 통해 2026년부터 친환경차가 내연기관을 역전할 것이라고 예측하고 2035년에는 친환경차가 82%에 달할 것으로 예측하고 있다.

승용차용 파워 트레인의 글로벌 시장 점유율 변화

2025년부터 규제주도에서 TCO 주도로 변화

BCG는 또한 20242024년 전까지는 각 국가의 정부가 규제나 보조금을 통해 전기차 시장을 주도하겠지만 2025년부터는 TCO (Total Cost of Ownership)가 주도할 것이라고 보고 있다.

이 시기부터는 정부의 보조금 없이도 전기차의 5년간 총 소유비용인 TCO가TCO 내연기관과 비교해 동등한 수준에 도달하기 시작하면서 경제성을 이유로 고민하던 고객들도 내연기관보다는 전기차를 선택하게 될 것이다.

내연기관대비 전기차 가격 경쟁력의 저해 요소였던 전지 팩가격은 2020년까지는 점차로 낮아지는 추세였고 내연기관차와 가격 경쟁력이 생길 수 있는 1 kWh당 2024년경. 그러나 전기차 시장이 폭발적으로 성장할 것이라는 기대감이 커지면서 2021년부터 주요 광물들의 가격이 크게 올라 리튬 가격은 2021년 대비 10배 올랐고 니켈 가격도 75% 상승하였다. 코발트 가격은 20202020년 대비 두 배 넘게 상승했다. 그 결과 2022년에는 전지 가격이 전년대비 7% 상승한$151/kWh로 전년대비 7% 상승했다.

년도별 kWh 당 전지와 팩 가격 추세

그러나 이런 증가추세도 2021년부터 시작된 전지 공급업체들의 증설 경쟁으로 인해 하락하기 시작하여 2026년이 되면 전지의 가격은 1 kWh당.

또한 대부분의 자동차 OEM들이 EV 시장에 본격적으로 진입하면서 전반적인 자동차의 TCO는 낮아지게 될 것이다. 이와 더불어 전기차 구입의 걸림돌이었던 전기 충전 인프라도 확대되어 소비자들이 큰 불편을 느끼지 못하는 수준에 이르러 전기차 시장을 확대하는 요인이 될 것이다.

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전동화 전략

이런 전동화의 거센 물결 속에 기존에 내연기관의 강자였던 전 세계의 주요 자동차 회사들도 서둘러 전동화 전략을 발표하고 대규모 투자를 진행하고 있다. 전용 플랫폼과 소프트웨어뿐 아니라 전기차 부품의 생산까지 대규모 투자를 발 빠르게 진행하고 있다.

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전동화 전략 및 투자 현황

회사명	투자내역	전동화 전략	연간글로벌판매계획량 (전체생산량기준 전기차 비중)
VW	• '25년까지 BEV 420억달러 투자 • battery procurement에 600억달러 투자	• 2030년까지 70개의 BEV 차종 출시 • 2030년 까지 전 차종의 HEV, EV화	• 2030년까지 400~500만대 목표 (40%)
BMW	• 2020년에서 2031년까지 전지 조달에 110억달러 투자	• 2025년까지 EV 13종, PHEV 12종 출시	• 2030년까지 90만대 (30%)
Benz	• 생산 공장에 130억 달러 투자 • 전지 생산에 12억 달러 투자 • 전지 조달 관련 220억 달러 투자	• 2022년까지 EV 10종 출시 • 2025년까지 PHEV 25종 출시	• 2030년까지 150만대 (50%)
Stellantis	• 2025년까지 320억달러투자	• 2030년까지 유럽 출시 차량 BEV 비중 100% • 2030년까지 미국 출시 차량 BEV 비중 50	• 2030년 연간 500만대 BEV판매 (70%)
Volvo	• 33억 달러 투자 발표	• 2025년 BEV50%, HEV50% • 2030년 BEV 100%	• 2030년까지 BEV 78만대 (100%)
Toyota	• 2019–2023년 인니 HEV, EV차종 20억 달러 투자 • 텐진 공장에 12억달러 투자(Toyota with FAW)	• 2025년 까지 HEV, EV, FCEV 차종 출시계획	• 2025년 까지 200~300만대 (15%)
Nissan	• 2018–2022년 중국에 95억 달러 투자 • 2020년에 태국에 10억달러 투자	• 2022년까지 중국 한정 20개의 차종 출시 계획	• 2022년까지 300만대 (30%)
Honda	• 중국에 4.3억달러 시설 투자 발표 • 전지 생산시설에 3억달러 투자 발표	• 2025년까지 유럽 차량 판매 HEV, EV 완전 전환 목표 • 2025년에 중국에 EV 모델 20개 출시 • 2030년까지 글로벌 판매의 66%를 HEV, EV로 목표	• 2040년까지 전 판매 차종 BEV 및 FCEV 목표 • 2030년까지 200만대 (30%)
Ford	• 2025년 까지 300억 달러 투자	• 2022년 까지 16개 EV 차종 출시 • (유럽)2026년 중반까지 전차종 PHEV, 2030년까지 전차종 EV 출시	• 2030년까지 230만대 목표 (40%)
GM	• 2020년~2025년 EV와 자율주행 차량 350억달러 투자	• 2025년까지 EV 30종 출시(20종은 북미향)	• 2035년까지 100% EV 목표 • 2025년까지 100만대 (15%)
Hyundai	• 2030년까지 96조원 투자	• 2030년까지 BEV 17개 차종 계획	• 2030년까지 187만대 (36%)

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전지 수급 및 생산전략

각 회사들의 전동화 계획 중 가장 핵심적인 부분은 전동화의 심장이라고 할 수 있는 전지에 대한 전략이다.

현재 리튬전지의 주류 시스템인 액체 전해질을 이용하는 리튬이온전지는 대부분의 전지회사와 전문가들이 2030년까지는 주류로 채용될 것으로 예상하고 있다.

리튬이온전지에 대한 수급과 개발전략은 각 회사의 전략과 상황에 따라 구매, 합작회사설립, 자체 생산의 세 가지 형태로 나누어질 수 있다.

기본적으로 모든 자동차 회사들은 전지 회사로부터 공급을 받고 있다. 그중 BMW와 Nissan을 제외한 다른 자동차 회사들은 구매하는 방법 외에 자사의 자동차 공장이 있는 근처 지역에 전지회사와 합작회사를 설립하여 전지를 공급받고 있거나 공급받을 계획을 세우고 있다.

VW 역시 6개의 전지공장(유럽5, 북미1)을 지어 2030년까지 240 GWh규모의 전지를 자체 생산할 계획이다.

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전지 수급 방식

회사명	수급방식	합작회사	구매
VW	자체생산, 구매	-	CATL, *LGES, SK on, Samsung
BMW	구매	-	CATL, LGES, Samsung, Northvolt, EVE
Benz	합작생산, 구매	Farasis, acc	CATL, LGES, SK on, Samsung, EVE
Stellantis	합작생산, 구매	LGES, acc	CATL, LGES, SK on, Samsung
Volvo	합작생산, 구매	Northvolt, Samsung	CATL, LGES, Samsung, Northvolt
Toyota	합작생산, 구매	Panasonic (**PPES)	CATL, GS Yuasa, BYD, Toshiba
Nissan	구매	-	CATL, AESC, LGES
Honda	합작생산, 구매	LGES	CATL, AESC, LGES
GM	합작생산, 구매	LGES (Ultium cells) Samsung SDI	CATL, LGES, SK on, Samsung SDI
Ford	합작생산, 구매	SK On (BlueovalSK)	CATL, LGES, SK on, Samsung SDI,
Hyundai	합작생산, 구매	LGES	CATL, LGES, SK on,
*LGES: LG Energy Solution, **PPES: Prime Planet Energy & Solution

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전고체 전지 개발전략

차세대 전지로 여겨지는 전고체 전지에 대해서는 각 회사마다 아래 표와 같은 계획을 세우고 있다.

 

글로벌 주요 자동차 회사들의 전고체 전지 개발 현황

회사명	개발방법	생산방법
VW	기술제휴 (Quantumscape)	2025년까지 Quantumscape와 독일에 20GWh규모 전고체전지 공장을 세운다고 발표했으나 현재 개발 수준으로 볼 때 2027년 전까지는 양산이 어려울 것으로 예상
BMW	기술제휴 (Solid Power)	2025년까지 독일에 전고체전지 파일롯 라인 완공하여 시제품 제작, 양산 시점은 미정
Benz	기술제휴 (Prologium, Factorial Energy)	Prorogium과 Factorial energy에 투자하고 있으며 2026년에 차량에 시범 탑재 예정.
Stellantis	기술제휴 (Factorial Energy)	Factorial Energy가 제작한 전고체 전지를 2026년 차량에 시범 탑재예정
Volvo	기술제휴 (Northvolt)	Northvolt가 개발한 전고체 전지 채용 예정
Toyota	자체 개발	2025년 HEV에 적용, EV적용시점은 미정
Nissan	자체 개발	2024년 전고체 전지 파일롯라인 완공, 2028년 전고체전지 양산
Honda	자체 개발	3억1천만달러투자, 2024년 전고체 전지 파일롯라인 완공
GM	자체 개발	미시간주에 전지 개발센터 짓고 전고체전지 개발중
Ford	기술제휴 (Solid Power, SK On)	Solid Power와 SK on과 기술 제휴하고 있으나 전고체 전지 차량적용은 2030년이후로 예상하고 있음.
Hyundai	기술제휴 (Solid Power, Factorial Energy)	Solid Power, Factorial Energy등에 투자했고 Factorial energy전지로 2025년경 차량에 시범 탑재예정.

일본은 국가차원에서 오랫동안 전고체 전지를 연구해 온 만큼 일본의 자동차 회사들은 자국의 축적된 연구결과를 바탕으로 자체 개발을 추진하고 있다.

전고체 전지기술에서 가장 앞서 있다고 평가받는 도요타는 2021년 전고체전지가 탑재된 프로토 타입의 EV차량을 공개했지만 실체 차량 탑재는 2025년경 HEV에 먼저 적용하여 실증데이터를 쌓겠다고 발표했고 양산시점에 대해서는 아직 구체적인 언급을 하고 있지 않다.

일본의 자동차 회사들인 Nissan과 Honda는 2024년경 파일롯 라인을 완공하겠다는 계획을 발표했고 Nissan은 2028년, Honda는 2030년경 양산을 하겠다고 발표했다.

미국과 유럽, 한국의 회사들은 자체개발보다는 대부분 전고체 전지를 개발하는 스타트업들에 투자하여 기술제휴를 하고 있고 이들을 통해 개발된 기술로 자체 공장을 세우거나 이들이 공급하는 전고체 전지를 차량에 적용할 예정이다.

전고체 전지의 양산 적용시점에 대해서는 대부분의 전문가들이 2030년 이후를 예상하고 있다.

미국의 일부 스타트업들이 2025년이나 2026년 양산 가능하다고 홍보하고 있는데 대표적으로 Quantumscape는 2025년에 VW과 20 GWh양산 공장을 설립하여 전고체 전지를 양산하겠다고 발표했다. 그러나 2025년 20 GWh규모의 양산공장을 세우려면 2023년 현시점에는 이미 B샘플 수준이상의 전지가 개발되어 있어야 하나 Quantumscape는 2022년 말에야 A0샘플을 VW에 보냈다. 더욱이 그 정도 규모의 양산 공장이 새워지려면 이미 건설을 시작해야 하나 아직 공장 건설에 대한 얘기는 나오지 않고 있다. Quantumscape 스스로도 양산까지는 기존 계획보다 시간이 더 걸릴 것이라고 언급하고 있는 것을 볼 때 2025년 양산은 어려울 전망이다.

2026년 양산 가능성을 언급하는 다른 전고체 전지회사는 대만의 Prologium이나 미국의 Factorial Energy이다. 그러나 이들 회사가 전고체 전지라고 부르는 전지는 액체전해질을 사용하지 않는 진정한 의미의 전고체 전지가 아닌 액체전해질을 일부 추가하는 하이브리드타입의 고체전지로 알려져 있다.

전고체 전지로서 그나마 제일 앞선 행보를 보이는 회사는 미국의 Solid power이다. Solid power에 투자했던 BMW는 2023년 1월에 Solid power의 전고체 전지의 설계 및 제조 노하우 라이선스를 획득하였다고 발표하였다. BMW는 Solid power가 미국에 설치한 파일롯 라인과 동일한 수준의 전고체 전지 파일롯 라인을 독일에 설치하기로 협의했고 이 라인을 통해 제조된 전지로 2025년경에는 시범 차량에 적용하는 것을 목표로 한다고 발표하였다.

이러한 내용을 종합해 볼 때 전고체 전지 개발에 진보를 보이는 회사들은 2024~2025년경까지는 전고체 전지의 기본 체계를 어느 정도 완성할 것으로 보인다.

그러나 자동차는 다양한 환경과 조건의 테스트를 거쳐야 하기 때문에 실험실과 같이 제한된 조건에서 검증한 결과로 차량에 적용할 수는 없다. 차량에 적용하여 다양한 환경의 테스트를 거치는 시간이 필요하므로 차량에 적용할 만한 시제품을 만드는 것은 빨라야 2026년이나 2027년 정도일 것이다.

그러나 또 다른 문제는 양산이다. 실험실에서 소량 제작하여 홍보용 차량에 탑재하는 것은 2026년이나 2027년에도 가능하겠지만 대량으로 양산하는 것은 더 시간이 걸릴 것으로 예상된다.

일단 전고체 전지는 기존 리튬이온전지의 양산공정과는 다를 것으로 예상하고 있다. 기존 리튬이온전지는 오랜 산업화에 따라 양산 설비들이 표준화되어 있기 때문에 공정개발에 큰 시간이 필요하지 않다. 그러나 전고체 전지는 기존 리튬이온전지의 공정과는 많이 다른 부분이 존재할 것으로 예상된다. 더욱이 개발한 회사마다 다른 시스템을 적용할 가능성이 높기 때문에 대량으로 양산할 수 있는 공정을 개발하는데 시간이 걸릴 것이다. 일단 공정을 개발했다 하더라도 공장을 세워 안정적으로 생산하기 위해서는 추가로 시간이 필요할 것이다.

이런 상황들을 고려할 때 기존의 예측대로 전고체 전지가 양산되는 시점은 2030년 이후가 될 것이다.