북미 EV/배터리 시장 전망 

- 자체 추정한 미국 EV(PHEV+BEV) 시장은 23년 174만대(YoY+77%, EV침투율 11%)로 예상하며, 30년 1,428만대(EV침투율 65%) 수준으로 확대 전망한다. 23~30년 연평균 +41%의 고성장이 예상된다. 35~40년경에는 EV 침투율 100% 도달할 것으로 전망한다.

- 이에 따른 미국 EV 배터리 수요는 23년 118GWh(YoY+82%)에서 30년 1,188GWh 수준으로 확대되며, 23~30년 연평균 +46%의 고성장이 전망된다.

- 다만, 필요한 배터리 수요 대비 현지 공급은 23년부터 30년까지 지속 부족(Shortage)할 것으로 예상한다. 북미 EV 배터리 시장의 수요/공급 Balance는 23년(-56%)에서 30년(-47%)까지 지속 부족할 것으로 추정한다.

- 26년 준공기준 국내 3사의 북미 합산 캐파 규모는 512GWh에 이르지만, 현실적인 수준의 가동률(80%)과 수율(80%)을 가정한다면 실제 예상 공급 규모(26년 연중 279GWh)는 많지 않다.

K 배터리 수주 모멘텀 

- 북미 시장에서 전체적인 신규 수주 속도가 앞으로 둔화되는 것은 불가피하나, 하반기 여전히 수주 기대감은 유효하다.

- GM/Ford/Stellantis/현대기아/Toyota/Honda 6개 완성차 그룹의 합산 북미 자동차 시장점유율은 22년 기준 70%에 이른다. 이들 고객사향 배터리 물량만 안정적으로 확보해도 북미 EV 배터리 시장 점유율을 최소 70%는 지킬 수 있다.

- 한편, 유럽계(르노닛산/VW/Daimler/BMW) 완성차 업체들은 국내보단 중국이나 유럽 자국 배터리 업체들과의 협력을 확대 중이다

- TESLA는 자체 배터리(4680 등) 내재화, 일본(Panasonic) 배터리 업체 통해 필요한 배터리 물량 조달할 것으로 예상한다.

북미 수주 모멘텀: 셀보다 소재 

- 북미 시장에서 완성차→셀로 이어지는 신규 수주 속도는 둔화가 불가피하나, 셀→소재로 이어지는 수주는 앞으로 보다 가속화될 전망이다

- 핵심광물은 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄, 흑연 등이다. 구성재료는 핵심광물을 활용한 소재로 그 대상은 양극활물질(양극재), 음극활물질(음극재), 양극박(알루미늄박), 음극박(동박,TBD), 바인더, 전해질(리튬염), 전해액 첨가제 등이다

- 배터리 부품(Battery Components)은 에너지 저장과 관련된 부품으로 양극, 음극, 분리막,전해액, 배터리 셀/모듈이 그 대상이며, 북미 내 생산이 필요하다. 북미에서 생산되는 배터리 부품의 가치 비율을 계산하고, 요건 충족 비중은 23년 50%에서 매년 10% 상향하여 29년 100%가 필요하다.

- 현재까지 계획된 26년 준공기준 국내 3사의 북미 합산 배터리 캐파는 512GWh에 이른다. 이에 필요한 주요 소재 수요는 양극재 72만톤, 동박 31만톤, 전해액 51만톤, 분리막 59억m²규모다

양극재/전해액은 충분, 동박/분리막은 부족 

1. 양극재

- 양극재의 경우 북미와 더불어 국내 병행 생산이 가능하기 때문에 상대적으로 수급이 여유롭다.

- 주요 양극재(EBM+PFM+L&F+Cosmo+LGC) 업체들의 26년 합산 국내외 캐파(172만톤)의 40%(69만톤) 비중으로 북미 수요 대응이 충분히 가능하다

- 또한 EBM+PFM+L&F+LGC 4개 업체 합산 북미 현지 증설 규모만 해도 26년 기준 40만톤에 이를 것으로 추정되어 공급이 문제될 것 같진 않다

2. 동박

- 동박의 경우는 셈법이 다소 복잡하다. IRA상 동박의 구성재료 해당여부(해당시 북미+국내 병행 생산 가능)가 명확히 정해져있지 않은 상황이다

- 1) 최근 국내 전력비 인상에 따른 국내 공장 제조원가 상승 및 국내 투자매력도 하락, 2) 북미 현지 고객사 수요 신속 대응, 현지 낮은 전력비(수력발전 등), 현지 정부 인센티브 지급 고려시 북미 동박 수요는 북미 현지 공급으로 대응할 예정이다. 

- 그러나, 필요한 수요(31만톤, 26년) 대비 현지 공급(9만톤, SKC+LEM+솔첨소)이 턱없이 부족하다. 캐파 증설이 시급하고, 동박 업체들의 증설을 유인할 셀 고객사들의 당근책(장기공급계약 체결)이 나올 가능성이 높다.

3. 전해액

- 전해액(북미 100% 현지조달 필요)은 엔켐을 필두로 전해액 업체들의 현지 증설 계획이 잘 진행되고 있다. 

- 통상 전해액 공장은 배터리 공장 바로 옆에 지어진다. 1) 특유의 신선도 요건, 2) 배터리 제조시 마지막 공정에 투입, 3) 유해물질 분류로 해외 수출입 어려움 등이 주요 이유다. 

- 26년 기준 필요한 전해액 수요(51만톤) 대비 현지 공급(52만톤, 엔켐+동화일렉+솔브레인+덕산일렉)은 충분한 상황이다.

4. 분리막

- 분리막 또한 북미산 100% 현지조달이 필요하다. 다만, 필요한 수요(59억m², 26년) 대비 현지 공급이 “Zero”다.

- 분리막은 타 소재들과 다르게 원가구조에서 고정비(감가비 등) 차지 비중이 높아 상대적으로 비싼 북미 지역의 CAPEX 투자비(국내 대비 2배 수준)가 수익성 하락으로 연결되는 소재다.

- 또한 광물관련 소재와 같이 AMPC(생산비용의 10% 세액공제) 혜택도 받지 못해 분리막 업체 입장에서는 북미 투자 계획이 신중해질 수 밖에 없다

CATL, 3 세대 CTP 적용된 기린 배터리 상용화 

- CATL은 CTP 기술 적용을 통해 배터리 팩 부피 활용도 20~30% 증가, 배터리 팩 부품수 40% 감소, 생산효율 50% 증가를 언급했다.

- 주요 스펙은 중국기준(CLTC) 주행거리 1,032km(국내환산 800km급), 배터리 용량 140kWh, 차량가격 5.7만달러(일반배터리 탑재 동일모델 4.3만달러)로 확인된다

- 다만, 배터리 및 차량 가격이 매우 비싸고 아직까지 기린 배터리가 탑재된 EV 모델이 1,000대 수준에 불과하여 실제 주행 및 성능 확인이 필요한 상황이다.

CATL vs TESLA vs BYD 비교 

- 통상적으로 배터리 셀에서 모듈을 거쳐 팩으로 넘어가며 열 관리, 외부 충격 보호 등 각종 부품들이 추가되고 그에 따라 에너지밀도가 크게 손실된다

- CATL의 기린 배터리는 모듈을 없애 셀(NCM, 280~300Wh/kg)→팩(255Wh/kg) 에너지밀도 손실(-15%)을 크게 줄였다.

- CATL의 기린 배터리와 테슬라 4680 배터리 모두 니켈함량 80% 이상 양극재, 실리콘 음극재가 공통으로 채용된다는 점 고려했을 때 CATL은 CTP 적용한 셀/팩 구조변경을 통해 테슬라 4680보다도 높은 에너지밀도 구현을 가능케 한 것으로 보인다.

- BYD 또한 자체 개발한 블레이드 배터리를 공개했고, CTP 기술이 적용된 각형 LFP 배터리다. 팩기준 에너지밀도는 기존 삼원계 배터리 스펙과 11% 수준밖에 차이가 나지 않는다. 전기차 주행 가능거리는 600km 수준을 언급했다.

삼원계 vs LFP (셀→팩)에너지밀도 비교 

- 삼원계는 팩 안에 에너지저장과 관련된 셀 이외 화재 안전성과 관련된 기타 부품들이 많이 채용되다보니 그만큼 셀 차지 비중이 줄어들게 된다

- NCM811 배터리의 에너지밀도는 셀(246Wh/kg)에서 팩(158Wh/kg)으로 -36%나 에너지밀도 손실을 겪는다. 반면, LFP 배터리는 셀(159Wh/kg)에서 팩(133Wh/kg)으로 비교적 손실(-16%)이 적다.

- 삼원계 배터리는 LFP 대비해서 셀단에서는 +55% 에너지밀도 우위를 갖지만, 모듈단의 에너지 비효율성으로 인해 팩단에서는 +19% 우위에 그친다

- 여기에서 LFP 배터리에 CTP 기술까지 적용되면(팩기준 140~160Wh/kg) CTP가 적용되지 않은 삼원계 배터리의 팩 에너지밀도(160Wh/kg)와 그렇게 큰 차이가 없는 수준에 이른다.

- LFP 배터리 특유의 가격경쟁력에 더해 CTP 기술이라는 효율성까지 더해지는 국면에서 국내 삼원계 배터리 진영에서 CTP 기술 확보가 더욱 간절해질 수 밖에 없는 이유다.

- 또한 양극재 니켈 함량이 90% 이상 수준까지 올라가는 등 기존 소재단 에너지밀도 향상이 극한에 다다르고 있는 만큼 CTP를 통해 획기적인 수준으로 에너지밀도 개선을 가능케 할 수 있다.

거세지는 LFP 침투 확대 

- LFP 배터리를 주로 채용한 완성차(23년 1~4월 누적 탑재량 기준)는 BYD(배터리:BYD), TESLA(CATL), SAIC, GAC, Geely 순으로 주로 중국 로컬 EV 업체들이었다. 중국 외 시장에서는 TESLA(CATL), BYD(BYD)가 90% 이상 대부분을 차지했다.

- LFP의 시장지배력이 높은 중국 내수 시장은 차치하더라도 중국 외 시장에서의 LFP 침투 확대 추세는 경계가 필요하다

- 공급이력을 기반으로 향후 해외 역내 생산 캐파 확보 진행될시 본격적인 시장 침투 확대 가능성 존재한다. 특히, 중국 LFP배터리 업체들의 주요 해외진출 타겟 시장은 유럽이 될 것으로 판단한다.

수주 성과 

현대미포조선의 성과에 주목한다. 현대삼호중공업을 포함한 조선사 다섯 군데의 누적 수주량 109척을 선종별로 구분하면 탱커가 38척으로 가장 많았다. 이 중 33척이 현대미포조선의 수주한 MR P/C다. 현대미포조선의 주력 선종 발주 시황이 개선되고 있는 가운데 점유율 또한 잃지 않았다는 점이 긍정적이며, 2024년부터 회사 실적을 주도할 일감이 생겨났다는 점 또한 주목할 부분이다.

실속 위주 수주 전략, 점유율에서 나타났다. 

척수 기준으로 61.6%라는 압도적인 점유율을 기록한 중국과 비교하면 한국의 수주 성과는 저조해 보인다. 그러나 금액 기준 점유율은 다른 양상을 보이는데, 수량으로 우위를 점했던 중국은 금액 기준으로 49.9%까지 하락하지만, 한국은 40%까지 상승하고 있다. CGT 기준 점유율에서도 알 수 있듯이, 1척당 작업 난이도가 높은 고선가 선종 위주로 수주하려는 한국의 수주 전략을 확인할 수 있는 지점이다.

선종별 점유율을 보면 이는 더 명확해진다. [그림 30]은 국가별 수주 점유율(척수 기준)을 선종별로 나타낸 그래프인데, 올해 6월까지 발주된 탱커와 벌크선의 70% 가량을 중국이 수주한 것을 확인할 수 있다. 반면, 한국은 LNG선 발주 물량의 86.7%를 점유했으며, 컨테이너선 또한 과반에 가까운 점유율을 기록했다. 납기 슬롯에 여유가 있다면 LNG선과 친환경 추진 spec을 갖춘 컨테이너선을 발주하는 선주사들의 선호도는 한국으로 향하고 있다

물류로봇 : 레퍼런스와 SW 경쟁력이 필수

- 물류 로봇은 하드웨어(로봇 본체) 측면에서 기술적 변별력을 찾아보기 어려움. 로봇의 가반 하중과 운반 속도에 큰 차이가 없기 때문. 결국 경쟁력으로 나타나는 요소는 (1) SW(WMS와의 연동, RCS 우수성) (2) 납품 레퍼런스 (3) 가격 (4) 제 라인업으로 판단

- “로봇 = 자동화”의 개념이 아니라, 로봇은 자동화 시스템 하위에 있는 개념으로 상위의 RCS/WMS/ERP와 같은 시스템과 최적화 및 통합이 될 필요가 있음. 일반적으로 로봇 회사는 로봇 단품을 납품하는 것이 아니라 RCS를 함께 제공하게 되며, RCS와 WMS간의 I/F를 통한 물류 자동화 시스템최적화, 커스터마이징 및 시스템 통합 능력도 매우 중요함. 그리고 이러한 SW 능력을 검증할 수 있는 척도로 레퍼런스 유무도 중요

- 특히 물류 창고에서는 앞으로 운반 및 분류 외에 상하차, 포장 등 다양한 로봇 유형에 대한 소요가 발생할 것으로 예상되는 만큼 이기종 통합 관제 시스템(미들웨어) 제공 또는 폭 넓은 라인업을 통한 패키지 공급이 가능한 기업의 경쟁력이 돋보일 것으로 판단

실외 물류 로봇

- 2023년4월18일과 5월16일에 도로교통법과 지능형로봇법개정안이 공포됨에 따라 자율주행로봇의 실외 주행이 연내 가능해질 전망

- 규제가 완화 이후에는 본격적인 사업화에 대한 고민이 필요할것. 배송로봇으로 활용을 위한 유통망(편의점, 식당등) 확보에더해, 기술 고도화를 통해 비용을 최소화하여 수익구조를 창출하기 위한 노력이 요구됨

현대차/기아 실적 개선은 대부분 미국에서 발생 

- 그 중에서도 핵심 지역은 미국이다. ASP 증가는 전 세계적인 현상이었지만, 특히 북미 지역에서 도드라졌다

- 현대차의 북미 지역 ASP는 22년에 19년 대비 약 40% 증가했다. 같은 기간 글로벌 ASP는 30% 증가했다.

- 기아 역시 같은 기간 북미 지역 ASP가 46% 증가하며 가장 높은 증가를 기록했다.

소득 대비 지나치게 높은 차량 가격 

- 현재의 자동차 가격이 유지되기 어렵다고 보는 가장 큰 이유는 가처분소득 대비 자동차 가격이 역사적 평균을 상회하고 있기 때문이다.  

- 12년부터 19년까지 미국 소비자들은 가처분소득의 약 82%에 해당하는 금액을 평균적으로 신차 소비를 위해 지출해 왔다. 평균 가처분소득의 성장과 맞물려 신차 ATP는 12년부터 19년말까지 약 20% 증가했다.

- 하지만 21년 이후 이러한 비례 관계가 깨지게 된다. 물가 인상으로 가처분소득이 하락하기 시작한 21년 하반기 이후에도 신차 ATP는 급격히 증가했다

- 이에 따라 가처분소득 대비 신차 ATP 비중은 22년 말에 약 108%까지 증가하게 된다.

- 역사적으로 가처분소득 대비 차량 소비에 지출하는 비중은 변화가 없었던데 반해, 차량 공급 부족이 심화된 21~22년 단 2년간만 급등했다

- 만약 미국 소비자들이 평균으로 회귀한다면 미국 시장의 적정 ATP는 약 $40,000로 5월 ATP 대비 18%의 추가적인 가격 하락이 필요하다.

일본 OE들의 생산 회복 임박 

- 일본 OE들과 현대차/기아는 미국 내 직접적인 경쟁 관계이다.

- 미국 OE들은 대부분 승용 라인업을 단종시키고 Full Size SUV 및 픽업트럭을 주력 차종으로 가져가고 있다. 이에 반해 일본 OE들은 여전히 승용 및 .Mid Size 이하의 차량들을 주력으로 하며 현대차 그룹과 경쟁을 이어오고 있다.

- 일본 OE들이 생산 차질로 20년 이후 22년까지 합산 M/S가 약 3%p 하락하는 동안 현대차와 기아의 M/S는 2.2%p 증가했다 

- 5월 Toyota의 북미 내 자동차 생산은 19만대로 전년 대비 25% 증가했다. 이는 19년 5월과 비교해도 9% 높은 수치이다. Honda 및 Nissan 역시 북미 공장 생산량이 전년 대비 높은 회복세를 보이고 있다.

- Toyota의 극심한 부진은 인센티브 지출에서 그 원인을 찾을 수 있다. Toyota는 주요 OE들 중 유일하게 $1,000 미만의 인센티브를 유지하고 있다.

- Toyota가 인센티브를 올리며 M/S 회복을 노린다면 현대차와 기아의 인센티브 증가가 불가피하다.

Tesla 가격 인하 이후 미국 EV 평균 거래 가격 약 16% 하락 

- Tesla를 비롯한 EV 기업들의 공격적인 EV 가격 인하도 현대차와 기아의 수익성에는 부정적인 요소이다.

- 우연의 일치일 수도 있지만, 기아는 미국 내 판매 중지했던 EV6 후륜 모델을 5월에 재출시하며 EV6가 MSRP 기준 더 저렴해졌다.

- Tesla의 가격 인하는 2Q23에 약 3달 이상으로 늘어난 EV 재고가 원인이라고 할 수 있다.

- EV 대비 HEV를 선호하는 미국 소비자들이 여전히 많은 점 역시 EV 판매의 걸림돌로 작용할 수밖에 없다.

해수 전기분해를 통한 수소생산 

- 연구에 따르면 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 촉매를 사용하여 천연 해수를 거의 100% 효율로 산소와 수소로 분리하여 상용 전해조에서 전기분해를 통해 녹색 수소를 생산하였고, 이러한 기술을 해안 지역에 더 저렴한 녹색에너지 생산을 가능하게 할 것으로 전망됨

- 연구팀은 촉매로 표면에 산화크롬이 있는 코발트 산화물을 사용한 결과가 백금 및 이리듐 촉매를 고순도 및 탈이온수에 적용하는 표준 공정과 유사한 성능을 보였다고 밝혔음

- 해수는 일반적으로 전기분해로 수소와 산소로 분리되기 전에 정화되어야 하며, 담수에 비해 해수는 풍부한 자원이며 전처리 없이 해수에서 수소 연료를 추출할 수 있어 비용을 절감할 수 있음

수소충전소 배치현황 

- 2022년 말 전세계적으로 배치된 수소충전소의 수가 1,000개를 넘어섰음

- 중국은 전 세계 배치의 약 1/3을 차지하지만, 미국은 100개 미만의 수소충전소로 훨씬 뒤처진 상황임

- 미국은 미래의 연료를 채택하는 데 아직 고려 중이지만 나머지 세계는 향후 에너지 수요를 위해 수소를 빠르게 수용하고 있음

- 중국 다음으로 수소충전소를 가장 많이 배치한 국가는 일본과 한국임

- 수소 스테이션 배치에 대한 공격적인 계획을 가진 다른 아시아 태평양 국가에는 호주, 뉴질랜드 및 인도가 포함되며, 또 다른 아시아 태평양 국가 4개국도 수소충전소를 배치했음

- 지금까지 독일은 100개 이상의 수소충전소를 배치한 유일한 유럽 국가임

- 수소충전소를 적극적으로 배치하는 다른 유럽 국가로는 프랑스, 영국, 슬로베니아, 네덜란드, 스위스, 스페인이 있음

- 지금까지 배치된 대부분의 수소충전소는 수소 연료전지 승용차용으로 설계되었지만, 상업용 차량, 기관차 및 선박용 수소충전소 배치가 가속화되고 있는 상황임

- 대부분의 리튬 배터리 공급망을 통제하는 국가는 조용히 수소에 대해 가장 빠르게 움직이고있는 추세임

수소차

- 현재 토요타, 현대, 혼다, BMW 같은 대형 자동차 회사들은 수소 동력 자동차 기술에 막대한 투자를 하고 있음

- 전기 자동차와 수소 자동차를 비교한다면, 에너지원은 태양광 및 풍력과 같은 재생가능 에너지로 둘 다 동일하다고 볼 수 있음

- 그러나, 수소차는 전기자동차와 마찬가지로 전기 모터와 배터리가 필요할 뿐만 아니라 수소를 저장하기 위한 수소 탱크와 수소를 전기로 변환하기 위한 연료전지가 필요함

- 두 자동차 디자인을 비교하면 수소 자동차가 훨씬 더 복잡할 뿐만 아니라 에너지 손실 측면에서 비효율적이라고 볼 수 있음

- 열역학 측면에서 보면 수소 동력 자동차를 움직이기 위해 동일한 사용 가능한 에너지 출력을 얻으려면 배터리 전기 자동차에 비해 3~5배 더 많은 재생가능 에너지 입력이 필요하고, 이는 수소 자동차의 연료 비용이 EV보다 최소 3~5배 높다는 것을 의미함

- 전기차의 경우 분산형 에너지 시스템인 반면, 수소차는 중앙 집중식 에너지 시스템으로 볼 수 있음

- 수소는 중대형 트럭과 관련된 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 이러한 차량의 경우 정차와 재충전 없이는 장거리를 보장할 수 없는 전기 배터리에 비해 연료전지가 더 매력적인 것으로 간주됨

수소비행기

- 현재의 자동차 배터리 기술은 아직 장거리 상업 노선이나 더 큰 비행기를 비행하는 데 필요한 만큼 에너지 밀도가 높지 않음

- 수소 저장 또한 항공기에 필요한 에너지 밀도를 활용하기 위해서는 새로운 종류의 솔루션이 필요함

- 현재로서는 전기 및 순수 H2 항공기는 특히 단거리 노선에서 하늘 탈탄소화의 중요한 견인차가 될 수 있음

- 수소 연료 사용에는 세 가지 옵션이 있는데, 첫 번째는 수정된 가스 터빈 엔진에서 수소를 사용하거나, 두 번째, 수소 연료전지를 사용하여 전력을 생성할 수 있고, 세 번째로는 이 두 가지를 조합하여 사용할 수 있음

- 700bar와 같은 높은 압력에서 수소를 저장하는 것은 쉽지는 않지만, 극저온 (영하 253도미만)으로 수소를 저장하게 되면 에너지 밀도가 높은 액체가 될 수 있음

- 다만 현재 기술로서는 4리터의 액체 수소는 표준 제트 연료 1리터밖에 되지 않으므로 아직 표준 제트 연료와 동일하게 사용하기에는 제약이 있음

- 또한, 상업용 항공기는 20,000번의 이착륙을 견뎌야 할 뿐만 아니라 액체 수소를 더 오래 유지해야 하기 때문에 안전 및 내구성 요구 사항은 우주 발사기보다 더 엄격할 수 있음

- 그 해결책으로서는 복합재료 개발 및 적용에 있음

수소생산에 사용되는 재료 

- 수소생산에 필요한 부품 재료 수요에 있어 가장 큰 분야는 재생 가능한 수소 배치에 필요한 재생 가능한 전기 생성 분야임

- 대부분 알루미늄, 구리, 니켈 및 아연이 포함되지만, 실제 규모와 구성은 전해조에 전력을 공급하는 데 사용되는 재생 전기의 유형에 따라 크게 달라짐

- 태양광 발전(PV)을 더 많이 사용하면 알루미늄 수요가 증가할 수 있고, 풍력을 더 많이 사용하면 아연 수요가 증가할 수 있으며, 영구 자석이 있는 풍력터빈을 사용하는 경우 디스프로슘과 네오디뮴까지도 필요함

- 이러한 물질 외에도 백금과 이리듐에서 세륨과 코발트에 이르기까지 다양한 유형의 수소 관련 기술에 걸쳐 더 작은 절대 부피가 필요하지만 광범위한 다른 물질 그룹이 있음

- 저탄소 수소생산에 사용되는 알카라인 전해조 및 코발트에 필요한 흑연과 같이 다양한 수소생산 경로에 필요한 광물은 전체적으로 저탄소 전환으로 인해 수요가 크게 증가할 가능성이 높음