미래에셋증권 리서치센터에 따르면 글로벌 2차전지 배터리 장비 시장 규모는 2021년부터 2025년까지 연평균 44% 성장해 51조 원 규모에 달할 것으로 보인다. 이는 지속적으로 상향 조정되는 글로벌 생산능력을 근거로 추산한 규모이다. 또한 2025년까지 한국과 중국 셀 업체들의 양대 산맥 구도는 지속될 것이나 유럽 및 기타 신규 업체들의 본격적인 증설도 시작됐다. 특히, 미국 에너지부(DOE)의 발표에 따르면, 2025년까지 미국 내 건설 예정인 대규모 배터리 생산설비 13개 중 11개가 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI) 관련 계획으로 미국 완성차 3사(GM·포드·스텔란티스) 모두 한국 배터리 기업과 합작투자(JV) 형태로 진출하고 있다.

<글로벌 2차전지 배터리 장비 시장규모 전망>

[자료: 미래에셋증권 리서치센터]

국내 배터리 3사의 북미 지역 연간 생산 규모는 2025년부터 428.5GWh에 달한다. 1GWh당 전체 평균 설비투자(CAPEX)는 1300억 원이며 전체 CAPEX에서 설비가 차지하는 비중은 40% 이상이라고 알려져 있다. 2025년 배터리 3사의 북미 지역 설비투자액은 55조7050억 원가량이다. 이때 국내 장비업체들이 한국 배터리 3사에 기대하는 북미 지역 수주 예상액만 22조2820억 원이다.

생산 공정

이와 같이 미국 내 유망산업 떠오르는 전기차 배터리의 생산 공정은 전체 3가지 단계로 나누어진다. 1) 전극 공정, 2) 조립 공정, 3) 활성화 공정이다. 이외에도 공정 안에서 자동화 장비, 비전 검사, X-ray 검사 장비 및 기타 다양한 장비가 포함돼 있다.

<배터리 생산 공정>

코팅 공정의 경우 믹싱 공정에서 제조된 슬러리를 슬롯 다이(SLOT DIE)를 통해서 정해진 패턴 및 일정한 두께로 금속 집전체(알박, 동박)에 코팅한 후 건조하는 공정이다. 배터리 공정 안에서 난이도 높은 장비가 코팅 장비이다. 유량 편차 없이 코팅하는 기술, 건조 효율과 생산 속도 그리고 집전체가 끊어지거나 구김 현상 없이 코팅하는 것이 요구된다. 현재 장폭 기준 80~100m/min 생산 속도로 코팅 공정이 이뤄지고 있다.

전방 산업 생산 능력 상향 조정에 따른 장비 수주 물량이 증가하고 있다. 배터리 셀 비딩 완료 시점부터 양산까지는 약 3년이 걸린다. 배터리 셀 수주 → 부지 확보 → 인허가 및 EPC → 인력 충원 → 장비 발주(약 1년)다. 증가 추세인 수주 잔고를 소화하기 위해 셀 업체의 2024~2025년 생산 능력 상향 조정은 불가피하며 국내 배터리 장비업체들의 장비 수주도 비례해서 증가할 것으로 보인다.

<배터리 장비 발주 프로세스>

[자료: 미래에셋증권 리서치센터]

<미국 내 배터리 밸류체인 구축 현황>

[자료: 산업경제리서치]

유통구조

위 3가지 단계로 생산되는 전기차 배터리는 원자재 생산업체에서 시작해 배터리 구성요소 제조업체 및 배터리 제조업체를 거쳐 최종사용자에게 이르는 유통구조를 가지고 있다. 제품 특성상 금속을 추출하고 재사용해 단순 판매로 끝나는 것이 아니라 배터리 주재료의 일정 부분을 재활용 원료로 사용할 수 있으므로 재사용 처리 단계까지 진행되는 선순환 구조를 가지고 있다. 또한 배터리 산업이 성장하면 배터리 장비도 동반 성장하는 구조를 가지고 있다.

<산업 밸류체인>

[자료: 산업경제리서치]

미국 전기차 시장이 급성장하면서 한국 배터리 장비 수주도 급성장하고 있다. 이는 국내 전극 공정 장비업체들의 지속적인 경쟁 우위 때문인 것으로 판단된다. 공정별로 보았을 때 전극 공정의 진입 장벽이 비교적 높기 때문이다. Roll-to-Roll 설계가 효율적이지만 난이도가 높다. 여러 배터리 장비 중 가장 유망 품목으로 손꼽히는 코팅장비(HS Code 8479.89)의 경우 아주 얇은 동박과 알박 위에 균일하게 활물질을 도포하고 건조로를 지날 때 끊어지거나 구김 현상이 일어나지 않아야 한다. 생산 속도를 높게 유지하면서 균일하게 생산한다는 것은 코팅 장비업체의 기술력이면서 설계 노하우가 받쳐 주지 않으면 어렵다. 코팅 머신은 이차전지 제조설비 가운데 전극 제조 시 롤 형태의 극판에 액체 상태의 슬러리를 코팅해 건조하는 장비로 해당 기능을 수행하기 위해서는 주로 일련의 기계장치들이 함께 연결된 상태로 사용된다. 코팅 머신은 보통 약 600개 부분품과 원재료를 투입해서 완성한다. 부분품은 회사가 직접 제작하는 것도 있지만 복잡한 특성으로 인해 상당 부분이 협력사들로부터 공급받는다.

미국 배터리 장비 시장 내 주요 글로벌 업체

우시리드, 잉허과기와 같은 중국 장비업체의 경우 전극, 조립, 활성화까지의 역량을 보유하고 있다. 선도지능, 한커, 센후이기술, 하이무싱, 성운주식, 리위안헝, 연영격광, 푸타이라이, 사내극, 진인허, 콜리브리 등 중국 기업들도 글로벌 배터리 장비기술의 격차를 좁혀나가고 있고, 가격 경쟁에서 우위가 있으며, 무엇보다 튼튼한 내수시장 기반으로 매출액 성장이 지속될 것으로 판단된다. 중국 배터리 장비 업체들이 지속적으로 성장했던 이유는 꾸준한 R&D 투자 기반 턴키 역량 확보와 사업다각화이다. 특히 우시리드는 배터리 와인딩 장비로 시작했으나 2016~2017년 두 차례 기업 인수를 감행해 배터리 턴키 솔루션 업체로 거듭났다. 중국 시장의 성장이 가파른 시점에서 지속적인 R&D 투자로 기술적 우위 확보라는 성과를 이끌어 냈다.

유럽 및 미국 신규 셀 업체의 성장도 기대된다. 노스볼트 등 신규 셀 업체들의 실제 수주 잔고와 유럽의 내재화 의지 때문이다. 구조적 성장 아래에서 기존 셀 업체들의 생산 능력 상향 조정에 따른 추가 증설과 신규 셀 업체들의 시장 진입이 동시에 이루어질 것이다. 노스볼트는 2022년 3월에 60조 원의 수주 잔고가 있다고 발표했다. BMW, VW 등 OEM 업체들의 물량으로 파악된다. 최근 1공장을 가동한 노스볼트는 60조 원의 수주 잔고를 해소하기 위해 지속적으로 추가 공장 증설을 본격적으로 시작할 것으로 전망한다.

또한 유럽배터리연합(EBA)은 유럽 내 배터리 생산 내재화에 대한 강력한 의지를 시사했다. 유럽배터리연합은 2030년까지 950GWh 이상을 유럽 내에 유치할 것을 자체적인 목표를 수립했다. 글로벌 셀 업체들의 유럽 내 유치와 더불어 폴크스바겐과 보쉬, 노스볼트와의 JV 설립 등으로 신규 셀 업체 합작투자 형태로 생산 능력을 키워갈 것으로 전망된다.

시사점

한국 배터리 장비업체들의 미국 시장 내 장비 발주가 지속될 것으로 전망된다. 국내 장비업체들은 미국 시장이 높은 성장 구간에 진입하는 기회를 잡을 적기로 LG에너지솔루션-얼티엄셀즈, SK온-포드, 삼성SDI-스텔란티스 등 합작사 기반으로 셀 3사의 미국 생산 능력은 상향 조정되고 있다.

이미 효율적인 대응력을 갖춘 국내 장비업체들은 향후 늘어나는 해외 수주에도 유리한 입지를 다지고 있다. 배터리 셀은 모양과 에너지 밀도 등이 표준화돼 있지 않아서 다양한 팩과 모듈에 적용돼 생산이 이루어지고 있는데, 이같은 상황에서 국내 장비업체는 배터리 구조(원통형, 폴리머형, 각형), 셀 길이(단폭과 장폭), 생산 속도(ppm) 개선 등으로 국내 셀 3사에 대응해 다양한 레퍼런스를 확보했다. 과거 국내 배터리 장비업체들이 미국 전기차 업체 리비안과 핵심 장비 공급 계약을 잇따라 수주한 것도 해외 시장에서 다수의 장비 공급 실적을 확보했기 때문이다.

현지 법인 설립으로 신속한 대응력을 가진 것도 국내 장비업체들의 장점이다. 배터리 생산은 전극 공정부터 활성화 공정까지 수십 개의 장비를 가동하는 일련의 과정을 거친다. 하나의 장비에 문제가 생긴다면 수율와 직결되기 때문에 장비업체의 신속한 대응력은 수주 잔고가 늘어가는 상황에서 배터리 셀 업체에 중요하다.

미국 제조기술협회(Association for Manufacturing Technology, AMT) 관계자에 따르면, 한국산 배터리 장비는 일본에 비해 가격경쟁력을, 중국에 비해선 높은 수율을 보이는 강점이 있다. 국내 기업들은 기 확보한 레퍼런스를 활용해 수주 비딩 경쟁력 강화의 선순환을 이어 나갈 것이다. 향후 유럽 및 기타 국가에서도 기가 팩토리 수준의 공장 증설 수혜를 국내 배터리 장비업체들이 누릴 것으로 전망되며, 현재와 같은 기술 우위 등 경쟁력을 유지하기 위해 R&D 비용을 늘려야 할 필요가 있다.

자료: 미래에셋증권 리서치센터, 산업경제리서치 등 KOTRA 시카고 무역관 자료 종합