Battery Day 프리뷰 ④: 테슬라의 배터리 셀(Cell)은 누가 만드는가?(feat. 배터리내재화)

 

Tesla Gigafactory, Nevada

테슬라의 첫 번째 배터리 공장인 기가팩토리1은 일본 파나소닉과 합작투자(JV)로 미국 네바다주에 건설되었다. 투자액은 총 50억 달러(파나소닉 20억 달러, 테슬라 30억 달러), 부지는 18만㎡, 연간 생산능력은 배터리 셀(Cell) 기준으로 35GWh, 배터리 팩(Pack) 기준으로 50GWh 규모다. 

리튬이온배터리 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)의 구분 (Source: InsideEV)

배터리 셀(Cell)은 전기에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬이온 배터리의 기본 단위를 말한다. 양극재, 음극재, 분리막, 전해액 등으로 구성되어 있다.

배터리 모듈(Moduel)은 외부의 충격과 열, 진동 등으로부터 셀(Cell)을 보호하기 위해 일정한 갯수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립재를 의미한다.

배터리 팩(Pack)은 전기차에 장착되는 배터리시스템의 최종현대로, 배터리 모듈에 BMS(Battery Management System), 냉각시스템 등 각종 제어/보호 시스템을 장착해서 완성된다. 

Tesla Model 3에 탑재된 배터리 팩(Pack) (Source: Charged EV)

배터리 셀(Cell)과 배터리 팩(Pack)은 제조 공정이 완전히 다르다. 테슬라는 파나소닉이 생산한 원통형 배터리 셀(Cell)을 납품받아, 이를 패키징해 자사 모델에 최적화된 배터리 팩(Pack)을 생산, 탑재하는 방식으로 전기차(EV)를 생산하고 있다.

 

GIGAFACTORY, Berlin (Source: TESLARATI)

이러한 테슬라 배터리 생산체인에 변화가 감지되고 있다. 지난 9월 3일 일론 머스크는 독일에 건설 중인 베를린 기가팩토리에서 배터리 셀(Cell)을 생산할 계획이라고 밝혔다. 베를린 기가팩토리 전체 면적 300헥타르 중 약 50헥타르 정도 규모로 셀(Cell) 공장이 건설될 것으로 보인다. 

네바다 기가팩토리1의 배터리 공장부지 55헥타르에서 35GWh~39GWh 규모의 배터리 셀(Cell)을 생산할 수 있다는 점을 고려하면, 독일 기가팩토리에선 대략 35GWh~40GWh의 배터리 셀(Cell) 생산이 가능할 것으로 추정된다.

테슬라가 장기적으로 배터리 셀(Cell) 생산을 내재화할 것이라는 이야기는 꾸준히 있어왔다. 테슬라가 셀(Cell)도 자체적으로 생산한다면 수직계열화가 이루어지면서 비용효율성이 높아질 것으로 기대되기 때문이다.

다만, 시점을 예단하긴 어려웠었는데, 이번 머스크의 인터뷰  이후 베를린 기가팩토리에서 내재화가 시작될 것이라는 강한 의심이 제기되고 있다. 

이 시점에서 던져야할 질문은 딱 하나다.


테슬라는 배터리 셀(Cell)을 직접 생산할 수 있는 기술을 확보하고 있는가? 

대답은 Yes다. 테슬라는 배터리 셀(Cell) 내재화를 위한 투자를 꾸준히 해왔기 때문이다.

① 배터리 셀(Cell) 제조기술 확보 노력

테슬라의 인수/제휴 내용 (Source: 언론보도)

테슬라는 2016년 캐나다 Dalhousie 대학과 배터리 셀 소재 개발을 위한 프로젝트 계약을 맺었고, 2019년 배터리 셀 제조 기술을 보유한 Hiber Systems, 건식 전극 제조 공정을 소유한 Maxwell Technologies를 인수했다. 지난 5년간 자동화 설비뿐만 아니라, 배터리 셀(Cell) 제조기술, 소재기술 등과 관련된 기술을 확보해왔다.

 

② Fremont에 위치한 Kato 빌딩, 배터리 셀(Cell) 연구용 공장으로 개조

Kato Building, 1055 Page avenue (Source: Kimley Horn)

테슬라는 지난 3월 Fremont에 위치한 Kato 빌딩과 1055 Page Avenue 빌딩을 개조해 소형 배터리 셀(Cell) 공장으로 이용하는 내용으로 정부의 허가를 받은 것으로 확인된다.

빌딩 규모가 크지 않기 때문에, 로드러너 프로젝트(Roadrunner Project)를 통해 개발한 소재기술을 실험하기 위한 연구소로 사용될 가능성이 높아 보인다.

테슬라가 베를린 기가팩토리에서 첫 배터리 셀(Cell) 내재화를 추진할지는 지켜봐야겠지만, 중장기적으로는 자체생산을 통해 내재화할 가능성이 높다고 생각한다.

만약 테슬라가 배터리 셀(Cell) 내재화에 성공한다면 기존 셀 제조업체 입장에서는 고객사가 경쟁사로 바뀌어버리는 불편한 상황이 펼쳐지게 된다. 

테슬라가 시장에 어떤 방향으로 배터리 전략을 제시할지 배터리 데이에서 확인해보자. 

 

*주요 배터리 셀(Cell) 제조사: 파나소닉(일본), LG화학(한국), 삼성SDI(한국), SK이노베이션(한국), CATL(중국), BYD(중국)