왜 AI 는 엔비디아 없이는 안되는가

- 기존의 CPU 는 소수의 똑똑한 코어로 구성된 CPU 직렬 처리 방식으로 연산

- 반면 열심히 일하는 수천 개 코어를 가진 GPU 는 병렬 처리 방식으로 연산

: AI 훈련처럼 단순하고 계산 집약적인 업무에 특화

: 엔비디아에 따르면 , AI 훈련에 GPU 이용 시 전체 비용을 1/10 절감

: 결국 AI 서버는 GPU 와 같은 전체 연산 처리 속도를 가속화 시켜줄 가속기 요구

3월 투자 전략 리스크 감안 바벨형 투자 전략 고민

- 3 월은 peer 그룹내에서도 종목별로 상이한 주가 흐름이 펼쳐질 가능성이 높고 이슈가 바뀔 때 마다 주가 변동성이 커질 것으로 판단됨 

- 리스크와 리턴을 같이 고민하는 투자자들에게는 펀더멘털이 상대적으로 양호하고 밸류에이션 부담이 없는 삼성 SDI, 신흥에스이씨 , 에스에프에이 등을 추천

- 모멘텀을 쫓는 투자자들 입장에서 보면 시점마다 다르겠지만 현재는 수요 변화 보다 새로운 소재개발이나 적용 이벤트를 활용한 적극적 트레이딩도 가능한 바벨 형 투자 전략 모색도 필요할 듯 

- 최근 포르쉐 타이칸 신형 모델에 실리콘 함량이 기존 5% 에서 8% 로 늘어난 음극재 적용 뉴스로 모멘텀이 생기는 실리콘 음극재 업체인 대주전자재료와 실리콘 음극재와 떼어낼 수 없는 CNT 도전재 공급업체인 나노신소재와 제이오 등을 관심 종목으로 제시함

Toyota : 미국시장 , 2위 유지 전략

▶ 미국시장 M/S 목표는 15% 수준 , 1 위에 대한 욕심 없음

• 미국시장 수요 성장률은 고금리 영향으로 둔화되고 있음 . 그러나 경기는 매우 좋은 상태임

• 2023 년 상반기까지 칩 부족을 겪음 . 하반기부터 공급이 정상화 되면서 , 올해 상반기까지는 기저 효과가 있는 상태

• 대당 1 천 달러 내외의 인센티브 유지 계획 : 미국 수요 둔화 및 경쟁 심화로 M/S 15% 를 지키기 어려워지면 , 인센티브 증가 가능성 있음

▶ 11 월 트럼프 대통령 당선 시 , 전기차 전략 변화 가능성 없음

• 소비자의 마인드도 변화 중 : 소비자도 Zero Emission 차량이 필요하다는 것을 알고 있음 . 2025 년 이후 중저가 전기차 출시로 전기차 수요 성장 예상

• Toyota 의 전기차 생산 및 판매는 2025 년에 시작 : 다른 업체 대비 지연 된 바 , 계획대로 추진 예정

▶ 글로벌 업체 중 유일하게 중국 판매 대수 유지 중 : 연간 2 백만 대 수준

• 내륙 지방에 하이브리드 수요 고성장 : 충전 인프라가 미비하고 , 겨울철 날씨가 추운 지역 중심으로 하이브리드 인기 . ‘23 년 Toyota 하이브리드 판매 비중은 33%

• 2023 년에 전기차 2 차종 출시했으나 , 판매는 부진 : 2035 년 하이브리드 50%, 전기차 50% 비중 목표

▶ 중국업체에 하이브리드 시스템 판매 및 협력 체계 구축 : 공장 매각 또는 수출 계획 없음

• 중국에 하이브리드 기술 판매 및 시장 형성 : 중국 광저우 기차 (2022 년 부터 5 년간 10 만 ~20 만 대 와 Geely , 장안 자동차에 하이브리드 기술 판매

• 중국업체와 협력 체계 추구 : 광저우 , 일기 , BYD 와 전동화 및 커넥티버티 기술 개발 협력

• 중국정부 , 하이브리드 인정 : 소비세 10% 감면 및 자동차 기술협회에서는 2035 년 하이브리드 50%: 전기차 50% 로드맵 발표

황화물계 전고체전지 공정 변화

- 양극재: 1) 고체전해질과 믹싱, 2) 습식 공정 → 건식 공정

- 음극재: 1) 흑연 음극재 코팅 → 리튬금속/중간층 제조

- 추가되는 공정: WIP(Warm Istactic Press: 정수압 장비)

- 제거/단순화되는 공정: 1) 건조, 2) 분리막 스태킹, 3) 전해액 주입, 4) 화성

WIP : 필수 공정이지만 대량 양산 방법 찾아야

- WIP(정수압)은 전극을 형성한 이후 전극 x 고체전해질 사이 접촉계면 극대화 및 계면저항을 최소화하기 위한 고온/고압 공정이다. 

- 100Mpa 이상의 압력에서 고체전해질이 효과적으로 소결될 수 있으며, 이는 지구에서 가장 수심이 깊은 마리아나 해구에 버금가는 압력이다. 

- 삼성SDI는 400~600MPa의 압력을 가하는 것으로 알려졌다. 물을 이용하여 압력을 가하기 때문에 조립체의 밀봉이 필요하다. 

- 다만, 해당 방식은 조립체 하나를 처리하는데 30분 의 시간이 걸리기 때문에 대량 양산에 걸림돌로 작용한다. 

- 반면, 다른 가압 장비인 롤프레싱은 처리 속도는 빠르지만, WIP와 같이 전방향 일정한 압력을 가하기 어려운 단점을 지니고 있다. 

- 국내에서 WIP 장비는 일신오토클레이브(비상장)와 하나기술이 개발하고 있다.

리튬금속층 제조

- 흑연음극재 대신 리튬금속을 음극으로 사용하는 경우 별도의 리튬 Foil을 제조해야 한다. 

- 리튬 Foil이 없으면, 충방전 중 성질이 다른 리튬과 음극 집전체(동박, 니켈박, SUS 등)가 만나 덴드라이트 현상이 발생하고 리튬금속층이 불균일하게 형성되기 때문이다. 

- 그러나 리튬 Foil은 반응성이 커 공기 중 다루기 힘들며, 고가의 리튬 Foil 원가가 추가 되는 단점이 있다.

- 삼성SDI가 채택한 무음극은 상대적으로 용이하다. 

- 리튬 Foil 대신 Ag-C층을 음극 집전체 위에 배치하는 방식이다. 

- Ag-C층이 덴드라이트 형성을 억제해 주며, 리튬금속이 집전체 위에 균일하게 형성될 수 있게한다. 

- 다만, 이 또한 비싼 Ag의 원가가 추가된다는 부담은 있다.

전해액 주입 없어지고, 화성공정 단순화

- 전고체전지에는 전해액 주입이 필요없고, 화성 공정을 단축할 수 있어서 비용/에너지 절감에 용이하다. 

- 각 공정은 리튬이온 전지 제조 비용의 5~10%, 8~25%를 차지하는 것으로 알려졌다. 

- 화성공정은 충방전을 반복하여 음극재 표면에 SEI 층을 형성시키는 공정이다. 

- 그러나 전고체전지에서는 전해질을 사전에 혼합하여 전해액 주입 공정이 불필요하고, 

- 이미 고체전해질은 리튬과 안정적 상태을 이루고 있기 때문에 오랜 시간의 화성공정이 필요없다

전고체전지 개발의 난제는 기술적 측면에서는 

1) 고체전해질 x 전극 간의 높은 계면저항 

2) 덴드라이트(리튬금속 적용할 경우) 현상 이며, 양산 측면에서는 

3) 비싼 고체전해질/황화리튬 가격과 

4) 신규 서플라이 체인 구성이다.

- 전고체전지는 기존 리튬이온전지의 액체 전해질(전해액)을 고체 전해질로 대체하여 안전성/밀도/저온 특성을 향상시킬 수 있는 차세대 배터리다.

- 고체전해질 자체가 분리막 역할을 하여 기존 배터리의 분리막 대비 더욱 높은 강성으로 양극/음극의 접촉을 막을 수 있어 안전성이 우수하다고 평가받는다

- 전해질이 고체로 바뀌면 온도에 대한 민감도도 낮아져 더 넓은 온도 영역대에서 사용할 수 있다.

고체전해질을 사용한다고 해서 에너지 밀도가 높아지는 것은 아니다

1. 시스템단에서 외장 케이스, 냉각수 등을 단순화하여 에너지 밀도를 높일 수 있다

2. 그동안 적용이 어려웠던 리튬금속을 흑연 대신 음극재로 사용할 수 있어 셀단에서 추가적인 밀도 개선이 가능하다는 점이다

3. 기존 리튬이온전지의 한계 밀도는 셀 기준 800Wh/L(290Wh/kg)로 알려져 있으나, 삼성SDI/도요타 등은 900Wh/L(450Wh/kg) 이상의 전고체전지를 개발하고 있다.

- TSMC 의 CoWoS Capa 증설과 함께 HBM 공급업체도 늘어난 현재는 메모리 업체들 의 수익성 확보 가 주요 과제로 떠오른다 . 

- HBM 은 DRAM 다이에 TSV 공정으로 Via Hole 을 뚫어 상단 과 하단 전극을 연결하는 구조상 다이 크랙 , 웨이퍼 휨 등 결함이 생기기 쉽다

- 현재 SK 하이닉스 HBM3 기준 약 60% 수준 의 수율을 보이는 것으로 파악한다

- 8 단에서 12 단 , 16 단으로 적층 단수가 늘어날 수록 공정 난이도 역시 상승하여 수율 개선이 더욱 어려워진다

- HBM의 다이 페널티는 DDR5 대비 40% 이상으로 추정되어 한정된 Capa 내에서 최대한 많은 제품을 생산하기 위해 수율 개선이 필수적이다

* 건식코팅 도입은 2027년부터 가능할 것으로 보인다 

* 국내 주요 전극공정 업체들은 하이브리드 및 건식 코터 개발에 박차를 가하고 있으며 내년부터 하이브리드 코터에 대한 공급계약이 순차적으로 체결될 것으로 예상

* 배터리의 제조공정의 발전은 습식 코터에서 하이브리드 코터로, 더 나아가 건식 코터로 진화하고 있다. 

* 이 혁신적인 기술은 배터리 셀의 종류(LFP, NCM, 전고체 포함)에 관계없이 폭넓게 적용될 수 있다. 

* 건식코팅의 장점

- 유기용매를 사용하지 않아 친환경적

- 생산 에너지가 47% 감소

- 생산비용이 17% 감소하며 습식코팅대비 코터 비용이 14% 감소하고 전기 비용이 38% 감소하는 가격적 이점

- 높은 두께의 양극재 캐스팅이 가능하며, 바인더 사용량을 줄여 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다. 

- 내구성이 50% 향상되고 같은 부피 대비 용량이 20% 증가한다.