압도적 세계 1위 배터리, CATL

압도적 세계 1위 배터리, CATL

대학생신재생에너지기자단 25기 백선우

 

배터리 전국시대 속 CATL

세계 최대 전기자동차 배터리 제조업체인 CATL(닝더스다이)은 중국 푸젠성 닝더시에 본사를 두고 있으며, 전 세계 전기차 배터리 시장의 1위를 굳건히 지키고 있다. 2011년 창립자이자 최고경영자인 쩡위췬이 세운 CATL은 전기차 배터리 시장에서 급속히 성장했는데, 그 배경에는 중국 정부의 전폭적인 지원과 정책적 혜택이 있었다. 특히 2016년부터 중국 정부는 자국 배터리 업체에 혜택을 주기 위해 중국산 배터리를 탑재하지 않은 전기차에는 보조금을 지급하지 않는 정책을 시행해 CATL의 성장 기반을 탄탄히 마련했다. 이러한 정책 덕분에 CATL은 테슬라와 같은 글로벌 자동차 회사에 배터리를 공급할 기회를 확보하게 됐으며, 2022년에는 테슬라의 전 물량을 수주하는 데 성공하기도 했다.

[자료 1. CATL 닝더스다이]

출처 : CATL

CATL의 성장세는 중국의 ‘중국제조 2025’ 전략하에서도 두드러진다. 중국은 이 정책을 통해 CATL과 같은 첨단 제조업체에 집중적인 지원을 제공하며 세계 시장에서 영향력을 확대하려 하고 있다. 이러한 지원을 바탕으로 CATL은 배터리 기술뿐만 아니라 전기차 생태계 전반에 걸친 투자와 확장을 진행하고 있다. 최근에는 한국에도 법인을 설립하며 본격적으로 국내 시장에 진출하려는 움직임을 보였으며, 유럽 헝가리에 약 9조 7,700억 원을 투자해 대규모 배터리 공장을 설립함으로써 유럽 전기차 시장에도 발판을 넓히고 있다.

그러나 CATL이 직면한 도전도 만만치 않다. ‘인플레이션 감축법안’에는 중국산 배터리와 핵심 광물을 사용한 전기차를 세액 공제 대상에서 제외하는 조항이 포함되어 있다. 또한, 최근 미국 대선으로 당선된 트럼프 정부는 자국민 우선주의 아래 강한 무역 제재가 들어올 것으로 예상된다. 이처럼 유무형의 조치를 통해 CATL과 같은 중국 기업의 시장 확대를 견제하고 있지만, CATL은 전기차 배터리뿐만 아니라 에너지저장장치(ESS)로 사업 영역을 넓히며 전기차 수요의 불확실성을 타개하려는 전략을 구사하고 있다. 이 외에도 전기차 배터리 화재 리스크는 늘 동반되고, 최근 청라 벤츠 전기차 화재의 원인인 ‘파라시스(중국)’처럼 여전히 중국산 배터리에 대한 불신은 계속되고 있다.

[자료 2. 청라 벤츠 전기차 화재사고]

출처 : 연합뉴스

 

CATL의 경쟁력

- 배터리 팩 

고도로 통합된 구조 설계를 적용한 이 획기적인 CTP(셀투팩) 기술은 배터리 팩의 부피 활용 효율을 크게 높여 1세대 CTP 배터리의 55%에서 3세대 치린 배터리의 72%로 향상했다. NMC 치린 배터리의 에너지 밀도는 최대 255Wh/kg이지만, LFP 배터리의 에너지 밀도는 최대 160Wh/kg이다. 셀투섀시(CTC) 기술은 배터리 셀을 차체, 섀시, 전기 구동, 열 관리 및 다양한 고전압 및 저전압 제어 모듈과 통합하여 주행 거리를 1,000km 이상으로 늘렸다. 또한 배전을 최적화하고 전력 소비를 100km당 12kWh 미만으로 줄였다.

- 배터리 4대 구성요소 / 셀 설계

(양극재) CATL 하이 니켈 811 소재 시스템은 ‘나노 리벳 기술’과 결합하여 셀 수준에서 구조 강화 및 보호 기능을 제공한다. 또한, 단결정 입자와 산화 방지 전해질의 정밀한 설계로 고전압 구간에서 활성 리튬을 효율적으로 사용한다. 동시에 CATL의 저리튬 소모 기술은 셀 사용 중 활성 리튬 내용물의 소모를 크게 줄이고 양극 소재의 표면과 구조의 안정성을 크게 개선하여 초장수명에 대한 성능 요건을 충족한다.

(음극재) 패시베이션 음극을 위해 ‘FIC 코팅 기술’을 사용하여 저장 중 리튬 이온 활동을 줄이고 배터리 사용 중에 이온을 재활성화하여 부반응 최소화했다. ‘다단계 전극’은 상층에는 고다공성 구조를, 하층에는 압축 구조를 갖춘 설계로 초고속 충전이 가능한 음극재 기술로서 ‘등방성 흑연’이 그 예시이다.

(전해질) ‘자가 수리 바이오닉 전해질 기술’로 SEI의 무결성과 안정성을 보장하기 위해 SEI를 자동으로 보충한다. 자체 적응형 보호 기능으로 배터리 셀의 사이클링 및 저장 성능을 더욱 향상할 수 있다. ‘전극 시트 미세 구조 설계’는 리튬 이온의 확산 저항을 줄이고 배터리의 용량 감소를 방지하는 ‘이온 및 전자 고속 채널’을 구축하는 방식으로, 전기차와 ESS 시장에서의 성능 요구를 충족시키고 있다.

(분리막) ‘고다공성 분리막 기술’은 리튬 이온이 전극 사이에서 자유롭게 이동할 수 있도록 하여, 리튬 이온 전송 저항을 효과적으로 줄이는 역할을 한다. 이러한 기술들은 배터리의 전반적인 성능과 안정성을 크게 높이고 있다.

(계면 저항) CATL은 안전성과 안정성을 높이기 위한 기술적 발전에도 주력하고 있다. ‘안전 코팅 기술’은 나노 코팅을 통해 안정적인 고체 전해질 계면을 형성하여 전해질과 전극 소재의 반응성을 줄이고, 배터리의 열 안정성을 높여 화재나 폭발 위험을 최소화하고 있다. 또, 고안전성 전해질을 도입해 전해질의 유전자 수준에서 안전성을 강화하는 동시에, 다양한 첨가제를 통해 셀 내부에서 발생하는 열을 줄이며 온도 저항성을 크게 향상했다.

이 외에도 CATL은 배터리의 효율적인 열 및 전력 관리를 위한 기술을 적극 도입하고 있다. ‘셀 온도 제어 기술’은 셀 내부의 발열을 균일하게 분산시키는 역할을 하여 배터리의 과열을 방지하며, 온도 저항성 음극 소재는 특정 금속 원소와 혼합하여 열 안정성을 확보함과 동시에 배터리의 효율을 극대화한다. ‘전력 보상 기술’은 저온과 같은 극한 환경에서도 안정적으로 배터리 성능을 유지하도록 하여, 배터리의 사용 수명을 연장한다.

- 과감한 연구개발 투자

앞선 기술력을 뒷받침하는 것은 연구개발에 1조에 가까운 막대한 자금을 투자이다. CATL은 원자재 조달부터 대규모 생산 설비에 이르는 전 과정을 효율적으로 관리하며 ‘규모의 경제’를 달성하고 있다. CATL은 니켈, 리튬 등의 핵심 원자재를 안정적으로 공급받기 위해 다양한 국가와 협력을 맺고 있으며, 중국 내에서 원재료와 부품을 대량으로 생산하여 생산 비용을 최소화하고 있다. 또한, 대규모 생산 설비를 통해 양산 효율성을 높이고 있으며, 이러한 대규모 생산 설비는 타 기업과의 비용 경쟁에서 우위를 점하게 하는 핵심 요소로 작용한다. 이에 따라 CATL은 세계 최대 생산 규모를 갖추고 있으며, 이를 기반으로 타 기업에 비해 가격 경쟁력을 강화할 수 있었다.

- 원가 경쟁력

마지막으로 CATL의 원가 경쟁력은 경쟁사들과 큰 차별점 중 하나다. CATL은 중국 내 저렴한 인건비와 정부의 보조금 지원을 바탕으로 생산 비용을 최소화하고 있다. 중국 정부는 전기차와 배터리 산업을 국가 전략 산업으로 지정하고, 다양한 지원 정책을 통해 CATL과 같은 기업들의 성장을 촉진해 왔다. 특히 전기차 구매 보조금, 충전 인프라 구축 지원, 연구개발(R&D) 지원 등 다양한 형태의 보조금을 통해 전기차 산업을 육성하고 있다. 2022년 기준 중국의 공공 전기차 충전기 수는 176만 대로, 이는 2위인 한국(약 20만 대)의 8.7배에 해당한다. CATL은 또한 자체 생산 시설을 확장하여 외부 의존도를 줄임으로써, 공급망 안정성과 비용 절감을 동시에 달성하고 있다. 이러한 전략은 다른 경쟁사들이 쉽게 따라 할 수 없는 강력한 비용 우위를 제공하며, CATL이 시장 점유율을 확대하는 데 중요한 요소로 작용하고 있다.

- 공급망 장악

배터리 생산에 필수적인 리튬, 니켈, 코발트 등 희귀 금속의 안정적인 공급은 CATL의 경쟁력에 중요한 요소이다. 중국은 이러한 원자재의 채굴과 가공에서 강력한 공급망을 구축하고 있으며, CATL은 이를 통해 원자재 조달의 안정성을 확보하고 있다. 그러나 세계 시장에서는 이러한 중국의 원자재 공급망 장악에 대한 우려가 제기되고 있으며, 미국과 유럽 등은 배터리 원자재의 공급망 다변화를 추진하고 있다. 예를 들어, 미국은 '인플레이션 감축법안'을 통해 중국산 배터리와 핵심 광물을 탑재한 전기차를 세액공제 대상에서 제외하는 조항을 포함했다. 그러나 CATL은 이에 대응하기 위해 현지 생산 시설 구축과 현지 기업과의 파트너십 강화 등 다양한 전략을 추진하고 있다.

 

CATL로 살펴본 배터리 시장의 판도

CATL의 사례는 중국이 첨단 제조업에서 강력한 시장 입지를 구축한 대표적인 예시로, 이에 대한 국제 사회의 대응 방안을 고민하게 한다. 중국 정부의 전폭적인 지원과 CATL의 기술력, 비용 경쟁력으로 CATL은 세계 배터리 시장에서 독보적인 위치를 차지하고 있다. 그러나 이러한 성장 뒤에는 각국의 보호무역주의와 같은 견제 요소도 존재하며, 세 배터리 산업은 경쟁과 협력이 공존하는 복잡한 구조로 진화하고 있다. 한국을 비롯한 각국의 기업들은 CATL의 성장에 대응하기 위해 기술 혁신과 비용 절감이 필수적이다. 특히 한국 기업들은 고부가가치 배터리 소재 개발, 고밀도 에너지 저장 기술 등 기술 차별화를 통해 CATL과의 경쟁에서 우위를 점할 수 있다. 동시에 공급망 다각화 전략을 통해 중국 의존도를 줄이고, 자국 내 생산과 해외 생산을 조화롭게 조정하는 것이 장기적인 경쟁력 확보에 필요하다. 첨단 제조업의 글로벌 경쟁이 더욱 치열해지는 가운데, 한국 기업은 CATL과의 차별화를 위해 지속 가능한 기술 개발, 고성능 제품군 확장, 전략적 파트너십 강화를 통해 CATL의 시장 점유에 맞설 수 있을 것이다.

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배터리에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "헝가리, 유럽 배터리의 핵심 기지", 25기 백선우, https://renewableenergyfollowers.org/4628

헝가리, 유럽 배터리의 핵심 기지

2. "전기차 배터리도 핸드폰처럼? 탈부착 가능한 전기", 26기 김대건, https://renewableenergyfollowers.org/4631

전기차 배터리도 핸드폰처럼? 탈부착 가능한 전기차

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참고문헌

[배터리 전국시대 속 CATL]

1) 정재훤, 조선비즈, "배터리 3사 상반기 시장점유율, LG 2위·SK 4위·삼성 5위", 2023.09.21, https://biz.chosun.com/industry/company/2023/09/21/5J3I4LKPUZGONAZVWP67FXCUME/

2) 한국무역협회, "중국 전기차 혁신전략 및 시사점", 2024.09.10, https://www.kita.net/researchTrade/report/tradeFocus/tradeFocusDetail.do?logGb=A9400_20240910&no=2647

 

[CATL의 경쟁력]

1) 김기훈, 연합뉴스, ""CATL, 전기차 배터리시장 점유율 33%…톱 10중 6곳 中업체"", 2023.09.21, https://www.yna.co.kr/view/AKR20230921064100003  

2) 김재현, 머니투데이, ""중국 전기차는 보조금 덕"이라는 서방…얼마나 되길래", 2024.07.03, https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2024070309282232239

3) 윤희영, "中 CATL 실적 K-배터리 압도…한국계 3사, LFP로 도전장", 한국경제, 2023.03.19, https://www.yna.co.kr/view/AKR20230318019700003

4) 이건오, 인더스트리뉴스, "[B트렌드] 2023년 글로벌 전기차용 배터리 사용량… 처음으로 700GWh 돌파", 2024.02.15, https://www.industrynews.co.kr/news/articleView.html?idxno=52367

[CATL로 살펴본 미래 배터리 시장의 판도]

1) KOTRA, "중국, 2023년부터 전기차 구매보조금 전면 폐지", 2022.12.29, https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?SITE_NO=3&MENU_ID=80&CONTENTS_NO=2&bbsGbn=242&bbsSn=242&pNttSn=199569