(리포트 뜯어보기) 폭스바겐 배터리 전략의 시사점

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안녕하세요. 케이입니다.

방문해 주셔서 감사합니다.😊

 

폭스바겐의 전략 발표가 있었죠? 요즘 전기차 섹터는 시장에서 관심이 약간 시들해지긴 했지만, 장기적으로 성장할 시장이 분명하기에 해외 자동차 메이커의 발표도 주목할 필요는 있다고 여겨집니다.

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통합 배터리 개발과 내재화 확대. 30~50% 비용 절감

폭스바겐은 3월 15일 파워데이(VW Power Day)를 통해 전기차 배터리에 대한 생산/원가 전략을 발표했는데, 핵심내용은 다음과 같다. 

1) 각형으로 추정되는 통합 배터리셀을 개발해 2023년부터 적용하여 2030년에는 자사 전기차의 80%에 적용할 예정이고,
2) 배터리 제조원가를 엔트리/볼륨 모델에서 각각 50%/30%까지 절감하는 것을 목표하고 있다. 50% 절감의 단계별 비율은 셀디자인/생산공정/소재/배터리시스템에서 각각 15%/10%/20%/5%이다. 
3) 소재에서는 엔트리/볼륨 모델에 LFP/고망간 양극재 비중을 높이고, 음극에서는 실리콘 첨가제 개발을 추진하며, 전고체전지를 위해서는 퀀텀스케이프와 협업을 강화한다. 
4) 노스볼트와의 협업을 통해 2030년까지 40GWh의 6개 공장을 설립해 240GWh 생산능력을 구축한다. 
5) 충전인프라 확대를 위해 유럽에서 IONITY(아이오니티), BP, Enel 등과 협력해 2025년까지 1.8만개의 충전소 설치할 예정이고, 중국에서는 CAMS와 협력해 2025년까지 1.7만개 충전소를 구축한다. 미국에서는 자회사 Electrify America를 통해 연말까지 북미에서 3,500개 충전소를 계획 중이다. 
6) 2022년부터 양방향 충전 기능을 제공해 전기차를 민간/공공 에너지 시스템에 통합하는 것을 목표로 하고 있다.

 

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각형으로 추정되는 통합 배터리셀을 개발해 2030년까지 80% 전기차에 적용

폭스바겐은 각형으로 추정되는 통합 배터리를 개발해 2023년부터 적용하여 2030년에는 자사 전기차의 80%에 적용할 예정이라고 밝혔다. 주로 엔트리/볼륨 모델에 적용되어 원가부담을 낮추려는 목적으로 보인다. 상대적으로 기술/생산 난이도가 쉬운 각형으로 구성하고 표준화/규격화하여 다수의 배터리셀 생산업체로부터 셀을 공급받아 공급자에 대한 협상력을 높일 수 있고, CTP(Cell to Pack) 혹은 CTC(Cell to Chassis) 형태로 중간 배터리 모듈/팩 단계를 축소하여 관련 비용도 절감할 수 있기 때문이다(배터리 관계자들에 의하면, 셀-모듈-팩으로 이어지는 각 단계에서 15% 정도의 비용절감이 가능). 또한, 배터리 표준화를 통해 완성차 설계/디자인 측면에서의 자유도도 높아질 수 있다는 장점이 있다.

 

엔트리, 볼륨
저가형(Entry), 보급형(Volume)

CTP(Cell to Pack)
모듈을 제거하고 셀에서 곧바로 팩으로 구성해 에너지 밀도를 높이는 방법이다.

CTC(Cell to Chassis)
배터리 셀(Cell)과 섀시를 결합해 일체화하면서 모터, DC/DC, 온보드차저(OBC) 부품도 통합하는 구조다. 이를 통해 동력 분배를 최적화하고 전력 소모를 낮추면서 주행거리를 800km 이상으로 늘릴 수 있다. CTP(cell to pack) 기술에서 한 단계 더 진화한 셈.

 

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배터리 제조원가를 엔트리/볼륨 모델에서 각각 50%/30%까지 절감하는 목표

폭스바겐은 배터리 제조원가에서 엔트리/볼륨 모델에서 각각 50%/30%까지 절감하는 것을 목표하고 있다. 50% 절감의 단계별 비율은 셀디자인/생산공정/소재/배터리시스템에서 각각 15%/10%/20%/5%이다. 구체적인 방안으로는 다음을 제시했다. 1) 각형 통합 등 셀 디자인 개선(-15%): 2030년까지 배터리 소요량의 80%를 각형 배터리로 통합하면서 규모의 경제를 도모한다. 2) 건식 공정 등 생산 공정 개선 (-10%): 건식 공정을 통해 생산 속도를 향상시킨다. 3) 양/음극 소재 효율 개선 (-20%): High-Manganese 계열 배터리 통해 양극재 원가를 절감한다. 4) CTP 및 CTC 등 배터리 시스템 개선(-5%): Cell to Pack, Cell to Chassis 통해 실질 배터리 탑재 용량을 증대시킨다.

볼륨 모델을 기준으로 전기차 원가에서 배터리팩이 차지하는 비중이 20% 선인 것을 감안할 때, 폭스바겐의 배터리 제조원가 절감이 계획대로 달성될 경우 전기차의 판매 가격이 5% 이상 하락할 수 있음을 의미한다. 이는 구매자의 가격 부담 완화를 통한 전기차 대중화 가속 및 폭스바겐의 가격경쟁력 강화와 전기차 부문의 수익성 개선으로 이어질 것이다.

 

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배터리 소재개발에서도 개선을 추구

소재에서는 엔트리/볼륨 모델에 LFP/고망간 양극재 비중을 높이고, 음극에서는 실리콘 첨가제 개발을 추진하며, 전고체전지를 위해서는 퀀텀스케이프와 협업을 강화한다. 구체적으로 제시된 방향을 보면, 1) 양극: Entry 모델은 LFP, Volume 모델은 하이망간(High-Manganese) 양극재의 탑재 비중을 높여 가격 경쟁력을 확보한다는 계획이다(LFP는 삼원계 대비 가격이 낮고, 하이망간은 에너지 밀도 개선을 통한 평균 조달원가 절감이 가능), 2) 음극: 음극에서는 에너지 밀도 및 충전 속도 개선 위해 실리콘 첨가제 개발이 매우 중요하다고 언급했다(ID.4 기준 충전속도를 현재 25분에서 2025년까지 17분, 이후 12분까지 단축하는 것을 목표), 3) 전고체 배터리: 주행거리 확장 및 충전시간 단축에 모두 압도적인 전고체 배터리의 개발을 위해 미국 퀀텀스케이프와 협업을 강화할 것이라고 밝혔다. 또한, 4) 배터리 원가의 2/3 비중을 차지하는 광산/소재업체들에 대한 수직적 통합을 포함한 파트너쉽을 강화하는 것도 원가절감의 주요 방안이라고 설명했다.

 

LFP (리튬인산철)
산화철을 양극재로 쓴다. 니켈, 코발트, 알루미늄, 망간 등을 양극재로 이용하는 삼원계 배터리와 비교해 가격이 저렴하다.

전고체 전지 (Solid-state battery)
전지 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 차세대 배터리다.

퀀텀스케이프
전고체 배터리를 개발하고 있는 미국의 배터리 스타트업

ID.4
폭스바겐에서 생산하는 크로스오버 전기차이다. 전기차 플랫폼인 MEB 플랫폼이 적용되며 ID 시리즈의 이름을 달고 나오는 2번째 전기차이다.

차급	생산 차량
경형	ID.1
소형	ID.2
준중형	ID.3
준중형 SUV	ID.4
준대형	ID.5
준대형 SUV	ID.6
미니밴	ID.7
레이스카	ID.R

 

 

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2030년 유럽 내 BEV 판매비중 60% 목표. 소요 배터리량은 연간 240GWh

폭스바겐은 자체 및 노스볼트(NORTHVOLT)사와의 협업을 통해 2030년까지 40GWh의 6개 공장을 설립해 240GWh의 자체 생산능력을 구축한다는 목표를 제시했다. 폭스바겐은 이번 파워데이에서 2030년 유럽 내 자동차 판매대수 중 순수 전기차(BEV) 비중을 60%로 목표하다고 밝혔다. 지난주 CEO가 2030년 전기차 판매 비중 70%(유럽기준. 미국/중국은 50% 제시)를 언급했으므로 BEV 60%, PHEV 10% 를 목표로 한다고 유추할 수 있다. 폭스바겐의 연간 유럽 내 자동차 판매대수는 2019년 380만대 수준이었고 시장 수요 증가와 점진적인 시장 지배력 강화를 감안할 때 2030년 유럽 내 자동차 판매대수는 440만대로 예상할 수 있다. 이 경우 폭스바겐이 목표로 하는 2030년 연간 유럽 전기차 판매대수는 308만 대(BEV 260만 대) 수준이다. 

 

노스볼트(NORTHVOLT)
스웨덴 배터리 업체. 미국 차세대 배터리 기술(리튬메탈) 스타트업 큐버그(Cuberg)를 2021년 3월 10일 인수했다.

BEV (battery electric vehicle, 배터리식 전기자동차)
한국에서는 일반적으로 "전기자동차"라고 부르며, 전기 배터리와 전기 모터로 추진력을 얻는 자동차를 말한다.

PHEV (plug-in hybrid electric vehicle, 플러그인 하이브리드 전기차)
외부 전력에 연결함으로써, 또 온보드 엔진과 발전기를 통해서 배터리의 재충전이 가능한 하이브리드 차량이다. 대부분의 PHEV들은 승용차이지만 PHEV 버전의 상용차와 밴(van), 다용도 트럭, 버스, 기차, 오토바이, 스쿠터, 군용 차량도 있다.

여기서 필요한 배터리량이 연간 240GWh라고 언급했으므로 대당 탑재 용량은 78kWh, 순수 전기차는 85kWh 이상을 가정하고 있다는 결론이 나온다. 향후 주행거리 확장, 자율 주행 단계 상승에 따른 배터리 소요량 증가 과정에서 현재 60kWh 수준의 대당 탑재 용량은 지속 증가할 것으로 판단된다. 특히 자동차가 Computer on wheels가 되어가는 과정에서 배터리 소요량은 단순 주행거리 확장에 기반한 전망치보다 가파르게 증가할 수 있다. 테슬라가 2030년 글로벌 10,000GWh 전기차 배터리 시장을 전망하고 있는 이유도 이러한 가정에 기반한다.

 

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우선 초기 2개 공장에 대한 생산능력 확대를 목표

상기 수요 전망 하에서 2023년 40GWh, 2025년 40GWh 생산능력을 우선 내재화하겠다고 언급했다. 해당 라인의 기존 생산능력 전망치는 각각 14GWh, 16GWh 였는데 공정 개선 통해 각각 40GWh 생산능력을 확보할 수 있다고 언급했다. 테슬라의 배터리데이 당시 공정 개선 통해 생산성 7배 향상 가능하다고 주장했던 것과 비슷한 맥락이다. 자동차 업체들의 이러한 엄청난 목표치는 현시점에서 그 결과를 알기 어렵다. 상식선에서는 쉽지 않아 보이지만 기술적으로 어떤 개선이 발생할지 알기 어려운 영역이기 때문이다. 일단은 폭스바겐/테슬라의 성과를 확인할 수 있는 시기까지 최소 2~3년 정도 시간이 소요될 전망이다. 

 

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유럽/중국/미국에서 전기차 충전소도 확대할 계획

충전인프라 확대를 위해 유럽에서 IONITY(아이오니티), BP, Enel 등과 협력해 2025년까지 1.8만 개의 충전소 설치할 예정이고, 중국에서는 CAMS와 협력해 2025년까지 1.7만 개 충전소를 구축한다. 미국에서는 자회사 Electrify America를 통해 연말까지 북미에서 3,500개 충전소를 계획 중이다. 2022년부터 양방향 충전 기능을 제공해 전기차를 민간/공공 에너지 시스템에 통합하는 것을 목표로 하고 있다.

 

IONITY(아이오니티)
벤츠의 전기자동차 고속 충전소를 말한다. 테슬라 슈퍼차저와 같은 개념이다.
벤츠가 BMW, 폭스바겐과의 합작회사인 아이오니티(IONITY)를 통해 5분 충전해서 100㎞를 달릴 수 있는 350KW의 고압충전기를 개발 중이다. 아이오니티는 기존 50kW급 또는 100kW급을 뛰어넘는 초고속 전기차 충전기 구축에 나설 전망이다. 만일 150kW급 충전기로 전기차 충전이 진행된다면 10분 만에 충전이 가능하며, 350kW급 충전기로 5분 충전이 가능한 것이다.

BP plc
영국 최대의 기업이며, 미국 엑슨모빌에 이어 세계 2위의 석유 회사이다. 세계에서 3번째로 큰 다국적 에너지 기업이다.

Enel (에넬)
이탈리아의 다국적 제조사이자 전력과 가스 유통사이다. 에넬은 국가 전력 위원회 (Ente nazionale per l'energia elettrica)를 뜻하며, 1962년 말 공공단체로 처음 설립되었으며, 1992년에 유한 책임 회사로 전환되었다. 1999년, 이탈리아의 전력 시장이 자유화되며, 에넬도 민영화되었다.

CAMS
현지 합작법인

Electrify America
미국에서 전기 자동차 고속 충전 네트워크를 운영한다.
2020년 11월 기준 500개 이상의 충전소와 2,200개 이상의 개별 충전 장치를 갖추었다.

양방향 충전
전기자동차의 배터리 전력을 전력망으로 재송전하는 기술

 

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폭스바겐의 배터리 전략이 산업 및 경쟁 측면에서 주는 시사점

전반적으로 폭스바겐의 배터리 전략은 산업 및 경쟁 측면에서 다음과 같은 시사점을 준다. 1) 전기차의 대중화가 빠르게 진행되는 과정에서 시장 주도권을 확보하기 위한 가격 인하의 필요성이 크다. 2) 전기차의 원가에서 큰 비중을 차지하는 배터리의 가격 인하가 필수적인데, 이를 위해서는 원가구조 파악과 기존 공급업체들에 대한 협상력 강화, 그리고 수직통합을 통한 중간 마진 최소화가 요구된다. 3) 가격 민감도가 큰 엔트리/볼륨 세그먼트 모델들에 대해서는 기술/생산 난이도가 낮은 각형 및 LFP 등 저사양 배터리 채택이 늘어날 수 있다. 4) 표준화/규격화를 통한 규모의 경제효과를 기대하는 동시에 중간 모듈-팩 단계의 축소를 통한 관련 비용의 절감 방식도 추진된다. 5) 주요 배터리 생산업체들이 아시아 업체들이라는 상황에서 배터리 수급 및 가격 안정성을 위한 지역적 견제와 일부 내재화의 필요성이 각국 정부 및 완성차 진영에서 부각되고 있다. 6) 자동차를 '움직이는 ESS', 'Mobile power bank'로 규정함으로써 전력 비즈니스로의 확장 가능성도 커지고 있다.

 

ESS
에너지 저장(Energy storage)은 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 나중에 사용하기 위해 저장하는 것을 말한다. 이에 쓰이는 장치를 축압기라고 하고, 더 넓은 범위의 체계 전체를 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)라고 한다. 일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수백 kWH 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 부른다.

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배터리 섹터에 주는 시사점

테슬라의 2022년 100GWh, 폭스바겐의 2023년 40GWh 생산능력 및 각형의 통합 배터리셀 적용과 저사양 소재의 비중확대 등은 한국 배터리 업체들에게 다소 부정적이다. 당분간은 배터리 산업 진입 장벽과 해자를 뚫기 위한 자동차 업계의 공성전을 바라보는 과정에서 2차전지 섹터의 고 멀티플은 점진적으로 훼손될 가능성이 높다는 판단이다. 2020년 셀 메이커들의 PER이 50~70배까지 상승했는데, 성장 기대감 약화는 제조업으로서 PER 70배 이상을 유지시키기 어렵기 때문이다. 핵심은 연착륙이나 경착륙이냐이다. 

 

PER (Price Earnings Ratio, P/E)
주가수익비율(주가/주당순이익) = Price/EPS.
주가를 1주당 순이익 (EPS)으로 나눈 값이다. 예를 들어 주가 10,000 원짜리 기업이 주당 1,000 원의 순익을 거뒀다면 PER은 10배가 된다. 주가 5,000 원짜리 기업이 주당 1,000 원의 순익을 거뒀다면 PER은 5배가 된다. 즉 두 기업은 이익은 같은데도 전자의 기업은 주가가 두배로 평가되어 있는 셈이다.

연착륙 (소프트랜딩, soft landing), 경착륙 (하드랜딩, hard landing)
경착륙은 비행기가 활주로에 부닥쳐 부서질 정도로 거칠게 착륙한다는 뜻. 반대로 연착륙은 부드럽게 내려앉는다는 뜻.

최소 2023년까지 배터리 공급 부족이 명약관화한 상황에서 배출 가스 기준이 더욱 강화될 Euro 7, 미국 탄소 배출 규제 시작, 매년 상향되는 OEM들의 전기차 판매대수 목표 감안하면 추가적인 물량의 증가가 디레이팅의 연착륙을가능케할 것으로 전망한다. 한편, 2021년 본격적인 흑자 구도 진입하는 셀 메이커들의 실적 상승 추이도 여전히 유효하다. 삼성SDI 기준으로 EV 배터리 부문 OPM은 2019년 -7%, 2020년 -3%, 2021년 2%, 2022년 4%로 개선 전망한다.

 

명약관화 (明若觀火)
불을 보듯이 확실함.

Euro 7
유럽 배출가스 기준은 디젤차의 배기가스 배출을 줄이기 위해 유럽 연합에서 시행하고 있는 규제 기준으로, 현재는 유로 6이 적용되고 있다.

Euro 7 - 2025년부터 시행될 규제. 신차 배출가스에서 발생되는 NOx(질소산화물)의 양을 30mg/km로 줄여야 한다. 또한 2025년 이후에는 10mg/km까지 줄이는 것을 목표로 한다. 일산화탄소 역시 기존 1000g에서 절반인 500g까지 줄여야 하며, 추후 100g 이하로 배출해야 한다. 여기에 영하 10도에서 영상 40도의 사이에서 테스트를 각각 진행해야 하며, 현재(700m)보다 높은 고도(1000m 또는 2000m)에서도 규제 이내의 배출가스를 발생시켜야 한다.

OEM (Original Equipment Manufacturer)
주문자의 의뢰에 따라 주문자의 상표를 부착하여 판매할 상품을 제작하는 업체를 의미한다. 대한민국에서는 Original Equipment Manufacturing이라고 쓰고 '주문자 상표 부착 생산'이라고 번역하는 경우가 많다. 짧게 위탁생산이라고 부르기도 한다.

디레이팅 (derating)
낮아지는 현상.

OPM (Operating Profit Margin)
영업이익률 = 영업이익/매출

전지 표준화 측면에서는 삼성SDI의 장점이 더욱 명확해졌다. 리딩 업체인 폭스바겐이 배터리 표준으로 각형을 선택한 상황에서 가장 큰 하이니켈 삼원계 각형 배터리 생산능력을 보유한 삼성SDI는 향후 타 OEM들의 전지 표준화 과정에서도 유리한 고지에 있다고 판단한다.

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하지만, 생각해 볼 점도 있는데…

폭스바겐의 배터리 전략이 주는 시사점과는 별개로 폭스바겐의 로드맵이 계획대로 실행될 수 있을지 여부는 두 가지 측면에서 생각해 볼 점이다.

첫째, 노스볼트와 폭스바겐의 배터리 생산능력 수준이다. 단순 생산능력 확대가 아니라 폭스바겐에서 원하는 생산성과 수율이 가능할지가 초기 계획의 핵심 과제이기 때문이다. 노스볼트는 설립된 지 5년차의 회사로 이제 생산을 시작한다는 점에서 폭스바겐의 바람대로 기술 확보 및 생산성 향상이 가능할지는 아직 의문이다. 참고로 국내 배터리 3사는 20년 가까운 업력과 다수의 기술진 및 노하우를 확보하고 있고, 전자/디스플레이 관계사들과의 협업을 통한 수율 확보를 지속적으로 진행해 왔다. 노스볼트 및 폭스바겐이 초기 수율 개선에 어려움을 겪을 경우, 계획 대비 비용절감 목표가 늦춰질 가능성이 존재한다.

둘째, 폭스바겐이 표준으로 채택한 각형 배터리는 한국 배터리 업체들도 생산 대응이 가능하다는 점이다. 물론 폭스바겐이 당장 한국 배터리 업체들에게 많은 물량을 요구할 가능성은 낮아 보이지만, 급격한 전기차 생산 증가 과정에서 자체/노스볼트 공장의 수율 문제가 발생할 경우 일부 물량이 외부로 나올 것으로 예상된다. 규모의 경제 측면에서 이미 수익성 및 수율 확보한 한국 배터리 업체들의 이점이 분명하다는 점을 감안하면 외주 물량 증가 가능성 높다고 판단한다.

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자동차 섹터에 주는 시사점

완성차들은 셀메이커와의 합작을 통해 배터리의 부분 내재화를 추진하거나(GM-LG화학, 폭스바겐-노스볼트, 토요타-파나소닉), 기술은 확보하되 셀메이커와의 협력을 유지하는 전략을 하고 있다(현대차그룹-국내 배터리3사). 폭스바겐의 배터리 내재화 전략의 실행력은 점진적으로 확인이 가능할 것이나, 타 완성차들의 입장에서는 전기차 시장 활성화와 셀메이커에 대한 협상력 강화라는 긍정적 측면과 함께 시장 내 가격경쟁의 가능성 부각이라는 부정적 측면에 공존한다.

우선 폭스바겐이 추진하는 전략의 결실을 맺어 배터리 가격이 하락하면서 전기차 가격 하락이 유도된다면, 타 완성차들도 벤치마킹하게 되면서 전기차의 가장 큰 단점인 초기 고가격 문제가 완화되면서 시장 활성화에 기여하게 될 것이다. 완성차들의 배터리 내재화 결정이 늘어날수록 배터리 업체들에 대한 가격 협상력 강화로 원가절감을 통한 수익성 개선의 가능성도 높아진다. 반면, 중장기적으로는 폭스바겐이 배터리 전략을 통해 원가 경쟁력을 우선 확보하게 될 경우 상대적으로 한국 완성차들의 비교 우위가 훼손되는 것은 부담이 될 수도 있다. 

하지만, 한국 완성차들이 전통적으로 원가구조 설계 능력이 뛰어나고, 배터리 관련 기술도 지속적으로 확보해 나가고 있으며, 배터리 내재화에 대한 필요성이 발생할 경우 빠른 실행이 가능한 구조(기존의 빠른 생산시설 구축 능력과 배터리 밸류체인/인력이 밀집해 있는 지역적 이점 등)라는 점을 감안할 때 부정적 측면보다는 긍정적 측면이 더 부각될 수 있다는 판단이다. 

밸류체인 (value chain, 가치 사슬)
기업에서 경쟁전략을 세우기 위해, 자신의 경쟁적 지위를 파악하고 이를 향상시킬 수 있는 지점을 찾기 위해 사용하는 모형이다. 가치 사슬의 각 단계에서 가치를 높이는 활동을 어떻게 수행할 것인지 비즈니스 과정이 어떻게 개선될 수 있는지를 조사하여야 한다.

 

 

 

 

21/03/17 하나금융투자 Analyst 송선재, 김현수

 

 

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마치며

 

폭스바겐이 내재화로 가격경쟁력을 키워 시장의 우위를 차지하겠다고 선전 포고한 느낌이네요. 로드맵 계획대로 시행된다면 강력한 한 축이 될 수도 있겠네요. 개인적으로 아직 시장에 공개되지 않은 노스볼트의 기술력이 궁금합니다. 기술력이 받쳐주기에 저 정도의 자신감을 드러내는 게 아닐까요? 

최근 우리나라 2차 전지 섹터가 우하향하고 있는데 원인 중 하나가 폭스바겐의 발표 때문이라는 말도 있죠. 물론 고객사가 없어질 가능성이 있기에 악재일 수도 있지만, 그것보단 그동안 많이 올라왔기에 조정 중이라 생각됩니다.

 

 

 

감사합니다. 오늘도 많이 배우고 갑니다.😊