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※ 트럼프와 신재생에너지 (트럼프의 주요 공격 대상은 해상풍력프로젝트이지 신재생에너지 전체가 아님)
트럼프의 당선과 함께 신재생에너지에 대한 우려가 확대되고 있으며, 이는 트럼프의 친화석연료 기조를 생각하면 어느정도 불가피한 측면이 있습니다.
하지만 트럼프의 에너지 정책을 좀 더 세밀하게 본다면, 각각의 에너지원에 대한 전망이 다를 수 있는데 알려진 바와 같이 트럼프의 에너지정책이 모든 신재생에너지에 무조건적으로 적대적인 것은 아닙니다.
또한 트럼프 외에도 공화당 의원들과 지지자들의 입장도 함께 고려해야 합니다.
흔히 생각하는 것과는 달리, 트럼프는 모든 신재생에너지에 대해서 반대하는 것은 아닙니다.
특히 해상풍력발전에 대해서는 매우 부정적이지만, 그 외의 육상풍력이나 태양광발전에 대해서는 적대적인 입장을 취하고 있지는 않습니다.
해상풍력발전에 대한 트럼프의 매우 적대적 언행과 일부 공화당 지지자들과 의원들의 동조로 신재생에너지 전체에 대해 우려가 함께 나오는 측면 또한 있다고 보여집니다.
트럼프가 석유 및 천연가스 시추 확대, 원자력발전소 투자에 우호적인 것은 분명하지만, 태양광 및 육상풍력을 적대시하고 있지는 않고 있습니다. 단지 해상풍력에 대해서는 매우 적대적 입장을 취하고 있는 것은 분명해 보입니다.
에너지 믹스 측면에서 볼 때, 발전원은 한쪽 포지션이 커지면 다른 한쪽의 포지션이 줄어드는 것은 불가피한 측면이 있습니다.
예를 들어 향후 전력계획이 100GW를 늘릴 계획인데, 천연가스 발전이 기존 계획보다 20GW 늘어나게 되면 다른 발전원에서 20GW가 줄어들게 됩니다.
때문에 트럼프 정부의 친 화석에너지 정책이 신재생에너지에 결코 유리하게 작용하지는 않겠지만, 태양광 및 육상풍력은 생각보다 많이 줄어들지 않을 수 있으며 해상풍력의 감소분을 천연가스와 같은 발전원의 증가로 이어질 수 있습니다.
즉, 트럼프 시대의 전력계획에서 천연가스의 확대와 해상풍력의 감소는 어느정도 예정되어 있다고 볼 수 있습니다.
원전의 경우 건설기간이 10년 이상 걸리면, 신규 원전 1기의 발전량이 800MW에서 1.5GW에 불과하기 때문에 미국 에너지 믹스에 원전의 기여는 크지 않을 것입니다.
SMR의 경우도 가장 빠르다는 뉴스케일파워 또한 아직 사용화 자체가 되지 않은 기술이며, 대량 양산을 하지 않으면 경제성 자체가 나오지 않는 발전원입니다. 때문에 SMR은 주로 전력공급이 어렵고 경제성을 크게 따지지 않는 벽오지나 특수환경(핵항공모함 등)에서 사용되어집니다.
현실적으로 가장 빠르고 경제성 있게 만들 수 있는 발전원은 천연가스 발전과 태양광 발전임에는 이론의 여지가 없습니다.
태양광 발전도 기존 예상보다 시장성장률은 줄어들 수 있지만, 트럼프의 관세정책으로 인하여 외국산 태양광 패널의 수입이 더욱 제한됨으로써 미국내 생산시설을 가지고 있는 업체들은 오히려 수혜를 볼 가능성도 높다고 할 수 있습니다.
한 동안 신재생에너지에 대한 시장의 우려는 계속 이어질 수 있다고 보고 있습니다. 하지만 과도한 우려는 항상 저가매수의 기회를 제공하기 때문에 산업과 정책에 대한 좀 더 깊은 공부가 필요한 시점으로 보여집니다.
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● 도널드 트럼프의 재선과 신재생에너지
트럼프의 등장으로 미국의 에너지 및 기후 정책의 미래가 다시 한번 주목 받고 있음.
트럼프는 기후 변화와 관련하여 회의론자이며 무지한 사람임.
특히 트럼프는 풍력에너지에 대해서 증오에 가까운 발언을 한적이 있으며, 태양광 발전은 중국산 수입품에 대한 관세로 설치비용이 상승할 것임.
트럼프는 에너지 자립과 경쟁력을 강조하고 있으며 미국 내 화석연료 생산량을 늘리고, 천연가스 파이프라인을 복원하고, 연방 토지에서 시추 과정을 간소화하고자 하고 있음.
또한 파리 기후 협정과 같은 국제 협약에서 탈퇴를 제안하였음.
이러한 신재생에너지 산업에 대한 부정적 신호에도 불구하고 일부 분석가들은 재생에너지 산업이 후퇴하지는 않을 것이라고 지적하고 있음.
IRA와 같은 기존 프로그램의 재정적 지원이 여전히 남아 있으며, 여러 공화당 계파가 트럼프 재임 기간 동안의 관련 지원을 삭감하는데 반대할 수 있음.
특히 태양광 발전 분야의 성장과 적응을 촉진하기 위해 이미 약 1조 달러가 투입되었으며, 보고서에 따르면 자금의 85%가 공화당 의원 선거구로 재생에너지에 대한 투자는 초당적 지지를 나타내고 있음.
클린에너지에 대한 투자는 앞으로도 계속 이어질 것이지만, 그 과정에서 약간의 혼란은 있을 수 있음.
트럼프는 미국 해상 풍력 프로젝트에 대해 매우 부정적인 견해를 가지고 있음.
트럼프는 선거 유세에서 해상 풍력을 반대하며 해상풍력 프로젝트들을 차단하기 위한 행정 명령에 서명하겠다고 약속하였음.
트럼프는 지난 5월 연설에서 “나는 행정 명령으로 이를 추진할 것이며 취임 첫날에 이를 마칠 것이다”라고 말하기도 하였음.
트럼프는 해상풍력은 환경을 파괴하고, 새를 죽이고, 고래를 죽이는 끔찍하고 가장 비싼 에너지라고 말하였음.
수 많은 연방 및 과학기관에 따르면, 해상 풍력과 고래 사망사고와 관련이 있다는 증거가 없으며, 해상풍력이 조류들을 죽이는 것으로 알려져 있기는 하지만, 업계와 규제 당국은 이를 완화할 방법이 있다고 하였음.
트럼프는 스코틀랜드에 골프장을 소유하고 있으며, 골프장 전망을 훼손하는 해상 풍력터빈에 대해 반대해 왔음.
미국 클린에너지 협회에 따르면, 미국에는 약 65GW의 해상 풍력이 개발 중이며 이는 2,600만 가구이상에 전력을 공급할 수 있는 양임.
트럼프가 이미 진행 중인 프로젝트들을 종료할 가능성은 낮지만 아직 계획 단계에 있는 프로젝트에는 영향을 줄 수 있다고 보고 있음.
트럼프 행정부는 해양 포유류에 보호를 위한 행정명령이나 연방법 개정 등을 통해 해상풍력 프로젝트를 중단시킬 수도 있으며, 해상풍력에 대해 적대적인 인물을 해당 기관의 리더로 임명할 수도 있음.
해상풍력을 반대하는 많은 공화당원들이 트럼프가 해상풍력산업을 종식 시킬 것이라고 기대하고 있음.
메인주의 어부들도 해상풍력 프로젝트 건설의 철회를 바라고 있음. 뉴잉글랜드 어부 협회의 CEO는 프럼프에게 2030년까지 30GW의 해상 풍력 설치계획을 철회할 것을 촉구하였음.
https://www.evwind.es/2024/11/10/the-consequences-of-donald-trumps-re-election-for-renewable-energies-such-as-wind-power-and-photovoltaic/102386
※ 태양광 에너지의 과학, 지정학 및 경제학 (Part. 1)
● 요약
태양광 에너지의 과학 : 실리콘 확보
태양광 에너지의 지정학 : 중국의 패권
태양광 에너지의 경제학 : 경제성의 진화
중국은 연간 3.5TW의 태양광 패널을 생산할 수 있는 연간 700만톤의 생산시설을 만들 계획임.
태양광 발전은 풍력에너지를 포함한 모든 에너지원 대비 가장 빠르게 가격이 저렴해지고 있음.
또한 태양광 발전은 다른 재생에너지, 화석에너지, 원자력에너지에 비해 사회적 합의를 도출하기 쉬움.
태양광 발전의 증가를 기하급수적이라고 표현하는 것은 과장이 아님.
태양광 발전은 가장 빠르게 설치가 가능한 에너지원이며 원자력발전소 1기를 건설할 기간(약 10년)에 전세계 원자력 전체 발전량의 8배를 증가시킬 수 있음.
태양광 발전은 2030년 중반에 지구상에서 가장 큰 전력공급원이 될 것이며, 2040년대에는 발전 외 모든 에너지 중 가장 큰 공급원이 될 것임.
현재의 추세가 계속된다면, 태양광 발전의 비용은 현재 가장 저렴한 전력의 절반에도 미치지 못할 것임.
화석연료(목재, 석탄, 석유, 가스)는 더 많은 연료를 찾기 위해 계속해서 비용이 증가함.
이에 반해 태양광 에너지는 더 많은 연료(햇빛이 잘 드는 위치)를 찾는데 아무런 문제가 없으며 태양광에너지의 원재료인 실리콘은 풍부한 모래임.
태양광 에너지는 다른 에너지원들과 달리 계속해서 저렴해졌으며, 앞으로도 계속 저렴해 질 것임.
태양광 에너지의 간헐성은 배터리를 통해 해결할 수 있음.
배터리 또한 계속해서 저렴해 질 것임.
중국의 태양광 산업 독점을 해결해야 함. 에너지를 불안정하거나 정치적으로 적대적인 국가에 의지하는 것은 위험함.
미국과 유럽은 이를 크게 우려하고 있고, 미국의 태양광 모듈에 대한 관세부과의 이유이기도 함.
● 태양광 에너지의 과학 : 실리콘의 확보
태양광 에너지 산업은 고순도 실리콘 생산기술을 확보하고 이를 바탕으로 매우 경쟁력 있는 가격으로 태양광 패널을 제조한 덕분에 성공을 거두었음.
태양광 산업의 원자재는 실리콘 산화물의 결정형 형태인 석영이 풍부하게 포함된 모래임.
모래를 전기 아크로에서 섭씨 1,900도로 가열하고, 이때 모래는 탄소와 반응하여 탄소 산화물을 생산하여 용융된 “폴리실리콘”을 생성함. 이때 많은 에너지가 필요.
SiO2 + C?Si + CO2
이후 냉각, 분쇄 및 염산과의 반응을 통해 휘발성 액체인 Trichlorosilane(틀리클로로실란)을 생성하고 반복적으로 증류하여 모든 미량의 불순물들을 제거함.
Si + 3HCI?SiHCI3 + H2
SiHCI3 + H2?Si + 3HCI
이 과정을 통해 폴리실리콘은 “10 Nine”의 순도로 정제되어 폴리실리콘의 순도는 99.99999999이 됨. 이 실리콘을 “Electronic Purity”라고 부름.
● 태양광 에너지의 지정학 : 중국의 패권
중국은 태양광 에너지 산업에서 빠르게 주도권을 잡았으며, 2023년까지 중국 기업들은 글로벌 태양광 셀용 실리콘의 93%를 생산하고 있음.
중국 일부 실리콘 제조업체들은 수직계열화를 이뤄 실리콘부터 태양광 패널까지 제조하고 있으며, 나머지 실리콘 제조업체들은 실리콘을 웨이퍼로 만들고 연마하여 태양광 셀 업체들에게 판매하고 있음.
실리콘 제조는 중국 산업전략의 핵심으로 여러 실리콘 제조업체들은 중국 정부의 막대한 대출을 제공받으면서 성장하였음.
중국의 최대 실리콘 업체인 GCL-Poly와 Tongwei는 2023년 각각 37만톤의 생산능력을 보유하고 있으며, 이는 글로벌 전체 수요를 충족하기에 충분한 양임.
Tongwei는 향후 연간 40만톤을 생산할 수 있는 신규 공장에 약 40억달러를 투자하고 있음.
중국은 연간 3.5TW의 태양광 패널을 생산할 수 있는 연간 700만톤의 생산시설을 만들 계획을 가지고 있음.
이들 실리콘 생산시설들이 필요로 하는 실리콘의 양은 실로 엄청나지만, 다른 에너지 원에서 필요로 하는 수량에 비교하면 그 양이 매우 적다는 점에 주목할 필요가 있음.
예를 들어, 석탄 생산에는 연간 80억톤이 필요하며, 여기에 석유와 가스를 더하면 그 수치는 두 배가 됨.
중국의 기업들은 생산능력을 통해 매우 치열한 경쟁이 벌어지고 있지만, 제조업체마다 매우 유사한 공정을 통해 표준화된 제품을 만들고 있음.
따라서 각 제조업체들은 전기료나 태양광 셀 생산 비용 절감 등과 같은 치열한 원가절감 경쟁을 벌이고 있음. 하지만 이들 업체들 사이의 원가절감 차이는 크지 않음.
태양광 기술의 가장 큰 장점은 모듈화 덕분에 매우 다양한 수요를 창출 할 수 있다는 점임.
태양광 에너지의 혁신적인 점은 모든 유형의 고객에게 동일한 제품을 제공한다는 것임.
2유로짜리 휴대폰 충전기를 구입하는 시민으로부터 1GW 태양광 발전소를 만드는 업체까지 태양광 에너지를 사용하는 모든 사람은 기본적으로 동일한 태양광 제품(태양광 패널)을 사용함.
애플리케이션에 관계없이 한 대 또는 백만 대의 동일한 제품(태양광 패널)을 설치하는 발전원은 존재하지 않음.
개인이 자신의 전기를 소비하기 위해 자기 집에 원전을 설치하는 것은 상상할 수도 없는 일임.
● 태양광 에너지의 경제학 : 태양광 패널의 놀라운 가격 인하
태양광 발전은 1970년대 중반부터 2020년대 초반까지 누적 설치량 기준 백만 배 증가하였고, 이 기간 동안 가격은 500배 하락하였음. (1970년 가격은 와트당 100유로였으나, 2020년에는 와트당 0.2유로임.)
이는 설치용량이 두배로 늘어날 때마다 비용이 21% 감소했다는 것을 의미하며, 설치용량이 360% 증가할 때마다 비용이 절반으로 줄어든다는 것을 의미함.
태양광 발전의 누적 설치용량이 증가함에 따라 태양광 에너지 가격은 기하급수적으로 하락함.
태양광 패널은 다른 재생에너지인 풍력보다 더 빨리 저렴해지고 있음.
풍력의 경우, 발전기의 효율을 높이기 위해서는 더 큰 타워와 더 큰 터빈이 필요하며 이는 시각적으로도 좋지 않음.
태양광 발전은 일부 지역에서 토지문제로 지역민들과 마찰이 있기는 하지만, 일반적으로 태양광 패널은 다른 재생에너지, 화석에너지, 원자력에너지에 비해 사회적 합의를 도출하기 쉬움.
그리고 이는 이제 시작에 불과함.
https://www.evwind.es/2024/11/10/science-geopolitics-and-economics-of-solar-photovoltaic-energy/102388
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
9-3. 영구자석 생산 및 향후 계획
접합 및 소결 NdFeB 영구자석 합금 및 분말의 생산국은 중국(92%), 일본(7%), 베트남(1%), 독일(1%이하) 등 일부 국가에 불과함.
중국 외 주요 합금 및 분말 제조업체는 Hitachi Metal(미국 투자회사인 베인캐피털이 인수 중인 일본 기업), Shin-Etsu Chemical(일본), TDK(일본), Vacuumschmelze(미국 사모펀드 아폴로 소유의 독일 업체)와 그 자회사인 Neorem(핀란드), Neo Performance Materials(캐나다), Less Common Metals(영국) 그리고 Magneti(슬로베니아) 등이 있음.
이들 중국 외 기업들의 상당수가 자국이 아닌 다른 국가에 있는 시설에서 영구자석을 제조하고 있음.
예를 들어, Hitachi, Shin-Etsu, TDK 및 Vaccumschmelze는 중국에서 영구자석의 일부를 생산하고 있고, Shin-Etsu(Shin-Etsu Magnetic Materials Vietnam)는 베트남에서 영구자석을 생산하고 있음.
Neo Performance Materials(구 Magnequench)는 중국가 태국에서 접합 영구자석용 분말을 생산하고 있음.
유일한 미국 업체인 Urban Mining Company는 재활용 소재를 사용하여 소결 NdFeB자석을 제조하고 있으며 DPA Title 3프로그램으로부터 자금을 지원받고 있음.
아직까지 공식적으로 공개되지는 않았지만, 2019년 보도자료에 따르면 Urban Mining Company는 연간 1,000 – 2,000톤 규모의 생산시설을 목표로 우선 연간 250톤의 생산을 목표로 하고 있음.
MP머티리얼즈는 텍사스 Fort Worth에서 영구자석 생산시설을 건설하고 GM 차량이 사용할 NdFeB 자석을 공급할 계획을 발표하였음.
이 시설은 글로벌 생산량(2020년 기준) 1%에 해당하는 연간 1,000톤의 NdFeB 영구자석 시설로, 2023년 초 생산을 목표로 하고 있음.
Vaccumshmelze 또한 미국에서 GM 차량용 영구자석 생산 계획을 발표했지만 아직까지 계획된 공장 규모는 명확하지 않음.
Quadrant 또한 2024년을 목표로 연간 1,500톤에서 2,000톤의 생산능력을 갖춘 영구자석 생산을 미국에서 시작할 계획이라고 발표하였음.
USA Rare Earths도 원래 Hitachi가 소유했던 노스캐롤라이나의 한 시설에서 영구자석 생산장비를 구입하였음.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ LG에너지솔루션, SK온의 각형 배터리 프로젝트 구체화
완성차 업체와 배터리업체들의 배터리 폼팩터의 다각화가 계속해서 구체화 되고 있습니다.
디일렉에 따르면, LG에너지솔루션과 SK온이 연내에 입찰을 완료하고 2025년에 오창과 대전에서 각형 파일럿 라인 설치를 완료하면서 본격적으로 각형배터리를 생산할 것으로 보여집니다.
이들 각형 파일럿 라인을 통해 LG에너지솔루션은 GM에 그리고 SK온은 Ford에 각형배터리 공급을 추진할 것으로 보이며, 이미 LG에너지솔루션은 GM으로부터 대규모의 각형배터리 수주 또한 받았다는 이야기도 존재하는 것으로 보여집니다.
이전 GM과 LG의 합작공장인 얼티엄 1공장의 유휴공간과 얼티엄 2공장의 50% 이상, 그리고 지금은 잠시 멈춰있는 얼티엄3공장에 각형배터리 라인을 설치한다는 말들이 연초부터 있었는데, 추측하는데 GM과 LG에너지솔루션의 각형배터리 수주설도 이런 배경의 연장선인 것으로 보여집니다.
SK온도 디일렉의 추정이 맞는다면(GM과 Ford 모두 향후 각형 비중을 최소 50%까지 확대), SK온과 Ford의 합작사인 블루오벌SK 켄터키, 테네시 공장의 일부 라인이 각형으로 전환될 가능성도 높아 보입니다.
이러한 완성차/배터리업체의 폼팩터 다변화 흐름과 함께 트럼프의 재집권 성공으로 미국에서 완성차/배터리업체들의 소재, 부품 소싱 전략이 많이 수정될 것으로 보여집니다.
특히 각형배터리는 그 동안 밸류체인 전반이 중국배터리업체들에 의해 형성되어져 왔었는데, 트럼프의 대중국 고율관세와 완성차업체들의 각형배터리 선호 현상이 맞물리면서 각형 배터리 밸류체인 전반에 커다란 변화가 있을 것으로 보여집니다.
트럼프의 관세로 인하여 중국 각형배터리 장비와 부품의 미국 수출이 어려워지면 국내 업체들의 수혜가 커질 수 있습니다.
그리고 투자자들에게 이러한 변화는 항상 기회로 작용했다는 점을 상기한다면, 각형 밸류체인 내에서 좋은 투자기회들이 많을 것으로 보여집니다.
덧붙여 트럼프 시대의 테슬라의 부각은 각형배터리 외에 46파이 배터리 시장의 확대를 좀 더 빠르게 촉진시킬 수 있다고 보는데, 향후 배터리 시장은 디일렉에서 언급한대로 각형과 46파이 원통형의 성장성이 높을 것으로 전망됩니다.
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● 각형배터리 프로젝트, LG엔솔은 엠플럿, SK온은 톱텍 (From 디일렉, 2024. 11. 08)
GM이 볼트EV에 파우치형 배터리를 탑재하면서 파우치형 배터리가 급격하게 성장하였음.
고객사의 니즈에 의해서 현재 배터리업체들은 다양한 폼팩터를 구비해야 하는 시점에 돌입하였음.
이는 배터리 시장이 공급자 중심에서 수요자 중심으로 바뀌었다는 것을 의미.
○ 완성차업체들의 폼팩터 다변화
폭스바겐의 주력배터리는 각형배터리이며, 앞으로도 각형배터리 위주로 전기차 사업을 진행할 예정임.
GM은 LG에너지솔루션과의 협력 때문에 파우치형 배터리를 주력으로 사용하였으나, 각형배터리를 포함하여 폼팩터 다각화를 추진 중에 있음.
삼성SDI와 각형배터리 양산을 위한 JV를 설립하였으며, LG에너지솔루션에도 각형배터리 생산을 요구하고 있음. (일설에는 이미 LG에너지솔루션이 GM으로 추정되는 완성차 업체로부터 대규모 각형배터리 수주를 했다는 얘기도 있음.)
Ford 또한 SK온과 협력을 하면서 파우치형 배터리를 주력으로 사용하였음.
현대차는 GV90 전기차에 삼성SDI의 각형을 사용하기로 하였음.
최근 완성차업체들의 배터리에 대한 이해도가 높아지면서, 각형 배터리를 선호하는 모습을 보여주고 있음.
GM과 Ford는 현재 100% 파우치형 배터리만 사용하고 있지만, 향후 최소 50%까지 각형 비중을 높이는 것을 고려하는 것으로 보임.
○ LG에너지솔루션과 SK온의 각형 배터리 공정 협력업체
각형배터리는 LG에너지솔루션과 SK온이 비슷한 시점에 시작하였고 이제 파일럿 라인 단계에 돌입하였음.
(배터리 화학조성, 공정, 부품 등에서) 각형과 파우치형 배터리는 완전히 다른 배터리라고 보면 됨.
LG에너지솔루션과 SK온은 연내에 입찰을 완료하여 2025년 오창(LG에너지솔루션)과 대전(SK온)에서 파일럿 라인을 설치할 예정임.
각형 배터리 (조립)공정에서 LG에너지솔루션은 엠플러스를, SK온은 톱텍과 협력할 것으로 보임.
삼성SDI의 조립공정은 필에너지와 엠오티(전해액 주액기는 베스텍이 담당)가 담당하고 있음.
○ 46파이 배터리와 파우치형 배터리
46파이 배터리는 LG에너지솔루션은 연내 양산을 진행할 예정이며, 삼성SDI는 내년 양산을 목표로 하고 있음. SK온은 현재 R&D 단계임.
향후 배터리 시장은 각형과 원통형(46파이) 배터리가 부각될 것으로 보임.
파우치형 배터리는 전고체배터리의 기본이 되는 폼팩터가 이며, R&D와 유연성에 있어서 장점을 지니고 있는 폼팩터임. 향후 전기차용 배터리 시장의 20 – 30%는 계속 파우치형 배터리가 차지할 것으로 전망.
https://www.youtube.com/watch?v=VTXsASw2HkU
※ 트럼프 시대와 2차전지/신재생에너지
2차전지와 신재생에너지 투자자들에게는 아쉬운 결과지만 트럼프가 이번 미국 대선에서 최종 승리하였습니다.
시장의 일부 투자자들은 트럼프 행정부의 정책을 반 전기차/배터리, 반 신재생에너지로 받아들이는데 트럼프 행정부의 정책은 특정 산업에 대한 반대가 아니라, 미국에 도움이 되냐 아니냐가 가장 중요한 요인으로 볼 수 있습니다.
즉, 전기차, 신재생에너지도 미국에서 부가가치를 창출하거나 신규 일자리를 만들 수 있다면 적극적으로 환영한다는 점이며, 단지 이전 바이든 행정부와 다른 점은 동맹을 중심으로 블록화를 진행하거나 또는 기후변화와 같은 특정가치에 기반을 둔 산업 밸류체인 재편이 아닌 오직 미국만의 이익을 위한 산업 밸류체인 재편이라는 점입니다.
트럼프의 당선과 함께 해당 섹터에 대한 불확실성이 높아졌다는 점은 부인할 수 없지만, 그럼에도 불구하고 변하지 않는 것들도 있으며 상황에 따라서 오히려 더 많은 수혜를 보는 업체들도 존재하기 때문에 섹터 전체에 대한 우려보다는 이번 트럼프 당선을 계기로 더 경쟁력이 높아질 수 있거나 미국 정부 정책의 수혜를 더 많이 볼 수 있는 업체들에 관심을 가져보는 것도 필요해 보입니다.
이번 조정기를 거친 이후, 이들 기업들은 타 업체 대비 차별화된 모습을 보여줄 것으로 기대됩니다.
● 탈중국 강화
이전 바이든 행정부나 앞으로의 트럼프 행정부에 있어 변하지 않는 가장 중요한 흐름은 탈중국이라고 할 수 있습니다.
탈중국이라는 시대적 흐름은 이전과 같이 앞으로도 변하지 않을 것으로 보여집니다.
오히려 트럼프 행정부에서 탈중국 흐름은 더욱 가속화 될 수 있는데, 시간을 가지고(준비 기간을 거쳐) 탈중국 공급망이 준비하는 민주당에 비해, 트럼프의 공화당은 좀 더 빠르게 과감한 탈중국을 추진할 것으로 보여집니다.
이미 트럼프는 중국산 제품에 대해 최고 60%의 초고율 관세를 부과할 것이라고 예고하고 있으며 설사 이렇게 높은 관세를 실질적으로 부과하지 않는다고 해도 이를 협상의 지렛대로 삼아 상대방을 압박하는 용도로 삼을 것으로 보여집니다.
이 과정에서 중국 또한 레버리지를 사용하여 강력하게 대응하며 협상을 할 것이기 때문에 불확실성의 증가는 불가피할 것으로 보여집니다.
예를 들면, 트럼프는 초고율 관세를 무기로 (중국 포함)해외 업체들의 미국 내 생산시설 건설을 압박하거나 중국의 비정상적인 보조금 정책(환율조작 포함) 등을 컨트롤할 가능성이 높으며, 이에 중국도 희토류(국방우주 및 각종 첨단, 전동화 산업), 흑연(2차전지 소재) 또는 갈륨, 게르마늄(반도체 소재) 등의 무기화로 대응할 가능성이 있습니다.
이 과정에서 기업들은 높아지는 불확실성에 대처하기 위해 좀 더 과감한 사업결정을 내려야 할 수도 있으며, 미국 내 생산시설 확대, 핵심광물 투자 조기 집행 및 확대 및 대중국 리스크 완화 등과 같은 행보가 빨라질 수 있습니다.
1) 미국에서 이미 대규모 생산시설을 갖추고 있는 기업들 : 배터리 3사, 한화솔루션, 엔켐, 신흥에스이씨, 씨에스윈드, 롯데바이오로직스(비상장), KCC(모멘티브), 현대/기아차 및 현지 진출 부품업체들 등
2) 희토류(영구자석), 흑연, 갈륨, 게르마늄 등 소재/광물의 대중 리스크 대비 : 성림첨단산업(희토류 영구자석), 포스코인터내셔널(희토류 영구자석 모터사업), 포스코퓨처엠(흑연 음극재) 등
● 미국 내 생산시설을 보유한 기업들의 수혜
트럼프 행정부에서 가장 크게 수혜를 보는 업체들은 단연코 미국 내에서 대규모 생산시설을 보유한 업체들이 될 것으로 전망되고 있습니다.
트럼프의 보호무역주의, 자국우선주의는 결국 미국에서 생산하게 만드는 온쇼어링(리쇼어링)을 촉진시키는 정책이며 이를 관철시키기 위해서 트럼프행정부는 관세장벽, 법인세 인하, 에너지가격 하락(화석연료 규제 완화) 등을 적극 추진할 것으로 보여집니다.
트럼프의 경제 정책은 온쇼어링을 통한 미국 내 일자리 증가와 부가가치 창출로 볼 수 있기 때문에 관세 등과 같은 직접적 보호무역주의와 동시에 기존의 보조금 정책도 유지할 것으로 보여집니다.
이미 입법화가 되어 있고, 공화당 지역구과 미국기업들이 주로 혜택을 보고 있는 IRA 및 CHIPS법을 통한 보조금(생산세액 보조금 및 시설투자 감세, 미국산 제품 사용에 대한 인센티브 등)을 바꾸지는 않을 것으로 보여집니다.
또한 바이든 행정부는 대선 이전에 CHIPS법을 통한 추가 세금감면(태양광 잉곳, 웨이퍼 생산시설), IRA 세금감면(45X) 최종안 확정을 선제적으로 단행해 놓은 상황입니다.
하지만 중국이 아니더라도 해외에서 생산하는 기업들에 대한 무역장벽(보편관세 10%)과 대미 무역흑자국에 대한 압박이 심해질 수 있기 때문에 이번 트럼프의 당선은 업체들 내에서 수혜를 받을 수 있는 업체와 그렇지 못한 업체의 차이를 좀 더 선명하게 만들 수 있습니다.
트럼프의 정책은 미국에서 대규모 생산시설을 가지고 있거나 근시일안에 만들 수 있는 업체들에게 차별화된 경쟁력을 부여할 수 있으며, 이들 업체들은 2차전지나 신재생에너지 산업의 성장속도가 다소 둔화되더라도 해당 산업 내 경쟁력 강화를 통해 오히려 더 큰 수혜를 볼 수 있습니다.
○ 미국 내 생산시설을 가지고 있는 국내 업체들
1) 배터리 셀 업체 : LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI
2) 배터리 소재업체 : 엔켐, 솔브레인홀딩스, 덕산테코피아 등
3) 배터리 부품업체 : 신흥에스이씨
4) 태양광 업체 : 한화솔루션
5) 풍력업체 : 씨에스윈드
※ 2024년 9월 미국 ESS 설치량
미국의 ESS설치 규모는 계속해서 증가하고 있는 추세(2024년 9월 기준 YoY 43% 증가)이며 이러한 증가세는 당분간 계속 이어질 것으로 보여집니다.
태양광 모듈이 그러했던 것과 같이, 미국의 ESS 수입규모는 관세(2026년부터 25% 예정)가 부과되기 전인 2025년 말까지 계속해서 증가할 것으로 보입니다. 특히 2025년에 크게 증가할 것으로 보여집니다.
2026년 전까지 중국산 ESS 수입 증가는 수익을 추구하는 미국업체들 입장에서 불가피할 것으로 보여집니다.
이로 인해 중국산 배터리를 구매하여 ESS시스템을 만드는 업체들이 물량이 크게 증가할 것으로 보이며, 한국 업체로는 중국산 배터리를 사용하여 베트남에서 ESS시스템을 만드는 서진시스템이 이러한 상황의 수혜를 가장 크게 볼 것으로 전망됩니다.
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2024년 9월 미국의 신규 ESS 설치량은 862MW로 전년동월대비 43%증가하였으며, 전월대비로는 -10%감소하였음.
2024년 1월부터 9월까지의 누적 설치량은 6.8GW로 전년동기대비 59% 증가하였음.
ESS 산업적 측면에서 봤을 때, 미국은 2026년부터 ESS용 배터리에 대해 25%의 관세를 부과할 것으로 예정되어 있어, 관세 이전 미리 설치하고자 하는 수요가 강할 것이며, 이러한 기조는 2025년 3분기까지 지속될 것으로 보임.
현재 Tesla의 Megapack 가격은 0.27달러/Wh이며, 중국업체들의 미국 수출가격 평균은 약 0.2달러/Wh로 중국산 ESS의 가격 메리트가 높음.
자료인용 : Soochow Securities 발간 “전력설비산업 주간보고서” (2024. 11. 04)
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
7. 희토류 분리/정제 및 향후 계획
2020년 기준, 희토류 분리정제의 글로벌 비중은, 중국 89%, 말레이시아 7%, 인도 1%, 에스토니아 1% 등 임.
호주의 Mount Weld 광산의 희토류는 대부분 말레이시아에서 분리정제 되기 때문에 말레이시아의 점유율은 호주 광산의 생산 점유율과 같다고 추정할 수 있음.
마찬가지로 미국, 미얀마, 마다가스카르의 광산에서 생산되는 희토류는 대부분 중국에서 분리/정제되고 있음.
중국의 글로벌 희토류 생산량은 60%이지만, 희토류 분리/정제의 거의 90%를 통제하고 있음.
이 중 중희토류의 분리/정제의 중국 비중은 거의 100%에 육박함.
중희토류의 대부분은 중국과 미얀마에 존재하는 이온성 점토에서 생산됨.
미국의 희토류 광산은 Mt. Pass에서 발견되는 바스트네사이트(bastnäsite)에는 디스프로슘이 많지 않지만, 모나자이트 모래에서는 디스프로슘이 존재할 수 있음.
중희토류의 함유비율이 경희토류에 비해 매우 적어 소량인 중희토류를 분리하는 것은 경제성이 떨어짐.
현재 미국에서 채굴되는 디스프로슘 중 미국 내에서 분리/정제되는 것은 없으며, 말레이시아에 있는 Lynas의 분리정제 시설에서 생산되는 희토류 제품에도 분리된 중희토류가 포함되어져 있지 않음.
프랑스 솔베이 시설에도 경희토류와 중희토류를 분리저제할 수는 있지만 현재 생산 중에 있는지는 확실하지 않음. 일본에 중희토류를 분리정제할 수 있는 유휴 생산시설이 일부 존재하고 있음.
MP머티리얼즈는 캘리포니아 Mt. Pass 광산에서 주로 네오디뮴과 프라세오디뮴과 같은 경희토류를 생산하고 있음.
현재 희토류 산화물의 분리정제를 위해 농축액을 중국으로 보내지만, 2022년 생산을 시작하는 것을 목표로 Molycorp가 건설한 미국 내 분리정제 처리 시설 건설을 위한 자금을 조달하였음. (DPA 프로그램에 따른 보상을 포함)
현재 MP머티리얼즈가 생산하는 희토류 농축액을 모두 처리하면 글로벌 희토류 생산량의 12%에 해당함. MP머티리얼즈는 채굴부터 영구자석 생산까지 완벽한 미국 내 공급망을 구축하겠다는 의사를 밝혔음.
Energy Fuels는 최근 Chemours에서 분리정제된 모나자이트에서 혼합 희토류 탄산염을 생산하기 시작하였음. Energy Fuels는 캐나다에 본사를 둔 Neo Performance Materials와 계약을 맺고 에스토니아의 Silmet 생산시설에서 희토류 탄산염을 수출하여 분리정제하기로 하였음.
Lynas의 자회사인 Lynas USA LLC는 텍사스에서 경희토류와 중희토류 모두를 분리정제할 수 있는 시설을 DPA Title 3 프로그램의 지원 하에 건설할 계획임.
계획된 분리정제시설의 규모는 아직 불명확하지만, 현재 Lynas의 Mount Weld 광산에서 생산되는 중희토류를 모두 처리할 수 있다면 글로벌 디스프로슘 산화물 생산량의 약 2%에 해당되는 양임.
이는 중국 외 지역에서 분리정제되는 중희토류의 가장 중요한 공급원이 될 수 있음.
경희토류 분리/정제 시설이 추가되면 텍사스와 말레이시아에 있는 공장을 통해 Lynas는 글로벌 분리/정제된 희토류 산화물의 약 25%를 생산할 수 있을 것으로 추정됨.
텍사스 Round Top 광구를 소유한 USA Rear Earths의 콜로라도 분리/정제 시설 계획이 진전을 이루고 있는 것으로 알려져 있음.
이 시설계획이 성공하면 디스프로슘과 같은 고농도의 중희토류의 추가 공급원이 될 수 있음.
그 외 Bear Lodge 광산과 General Atomics separation 등이 네오디뮴, 프라세오디뮴 생산을 계획하고 있음.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ 2023년 기준, 주요 신재생에너지 발전원별 발전단가
1) Onshore Wind (육상풍력) : 0.034 USD / kWh
2) PV (태양광 발전) : 0.044 USD / kWh
3) Offshore Wind (해상풍력) : 0.075 USD / kWh
4) CSP (집중형 태양열 발전) : 0.117 USD /kWh
자료인용 : IRENA(International Renewable Energy Agency)
※ 각형배터리 시장 확대 예상
1. 탈중국
2차전지 소재가 그러하듯 부품 또한 탈중국이 필요한 시점입니다.
비록 소재와 같이 IRA/FEOC와 같은 강력한 울타리는 없지만, 완성차 및 배터리업체들은 리스크 관리차원 에서라도 주요 2차전지 부품에 대한 탈중국 필요성은 커져만 가고 있습니다.
특히 각형 폼팩터는 CATL을 중심으로 중국업체들이 높은 경쟁력을 지니고 있었던 폼팩터로 관련 시장 대부분을 중국 업체들이 장악한 상황입니다.
삼성SDI가 각형부분에서 명맥을 유지하면서 나름대로의 밸류체인(신흥에스이씨, 상신이디피, 상아프론테크 등)을 갖추고는 있지만 이들을 제외하면 비중국업체들이 거의 없다시피 한 상황입니다.
참고로 신흥에스이씨와 상신이디피는 삼성SDI의 계획된 물량도 소화시키기 어려운 상황입니다.
유럽 및 기타지역 배터리업체들인 노스볼트, 파워코, 베르코어, ACC, AESC 등 업체들도 각형을 메인 폼팩터로 사용하고 있기 때문에 특히 미국에서 사업을 진행하고자 하는 업체들은 각형에 대한 비중국 공급망 확보가 매우 시급한 상황입니다.
2. 안전성 문제
최근 배터리에 대한 안정성(화재관련)이 중요한 문제로 대두되고 있습니다.
배터리로 인한 전기차 화재는 열폭주(Thermal Runway)와 열전이(Thermal Propagation)에 의해 발생을 하는데, 열폭주와 열전이에 대한 유럽 및 미국의 규정이 갈수록 강화되고 있는 상황입니다.
일례로 2024 – 2025년 발표될 UN GTR 2단계 권고안에서는 열폭주 이후 열전이까지의 지연시간을 15 - 30분까지 요구할 것으로 예상하고 있으며, 궁극적으로는 연전이 자체가 발생하지 않는 수준까지 규제가 강화될 것으로 보여집니다.
때문에 배터리의 열적 안정성 강화는 이제 배터리 제조사들에게 생존이 걸린 문제가 되었으며, 열적 안정성을 위해 BMS에서의 열관리, 냉각시스템, 팩과 모듈 소재를 통한 열전이 지연 등도 함께 개선하고 있지만 근본적으로 배터리 자체의 열관리를 매우 중요하게 여기고 있습니다.
원통형(특히 46파이)과 각형이 최근 관심을 많이 받고 있는 이유도 이러한 맥락과 함께 합니다.
파우치는 태생적으로 가스(H2, O2, CO2, SO2, NH3, Fluoride Compounds 등)를 배출해 줄 수 있는 부품(Ventilation)이 존재하고 있지 않습니다.
배터리에서 발생(주로 전해액과의 화학반응)하는 가스는 배터리 안정성을 크게 훼손시킬 수 있는데, 원통형과 각형은 가스를 배출시켜주는 Vent 외에도 PTC, CID와 같은 물리적 안전장치를 지니고 있어 열관리에 좀 더 용이한 특성을 지니고 있습니다.
파우치도 최근 Vent를 부착하는 방안이 연구되고는 있지만 아직 상용화 단계 이전에 있습니다.
3. ESS시장
ESS 시장은 전기차 시장과 함께 향후 배터리의 메인 수요처가 될 것으로 전망되고 있습니다.
ESS용 배터리로 요구되는 것들 중 특히 경제성과 장수명이 중요하며, 이러한 ESS의 특징으로 인하여 아직까지는 LFP배터리가 ESS용으로는 적합하다고 보고 있습니다.
먼저 경제성 측면에서,
ESS용 배터리는 공간의 제약이 없기 때문에 단위당 에너지밀도보다는 낮은 Cost가 중요하며 이를 위해 최대한 저렴한 소재들을 채택합니다.
양극재는 LFP를 음극재는 흑연을 그리고 전해액은 VC, FEC와 같은 기본적인 첨가제만을 사용하고, 전해질염도 LiPF6 위주(LiFSI나 LiPO2F2 등 특수전해질염을 사용하지 않음)로 사용합니다.
분리막도 코팅된 습식보다는 값싼 건식분리막을 사용합니다.
제조공정에 있어서도 제조 cost가 높은 노칭앤스태킹을 사용하는 파우치 보다는 젤리롤 방식의 각형을 선호합니다. 젤리롤 방식의 와인딩공법이 노칭앤스태킹보다 단위당 생산성이 매우 높고 수율관리도 쉽기 때문입니다.
안전성과 장수명 측면에서 ESS용 배터리는 열적안정성과 수명이 상대적으로 좋은 LFP를 사용합니다.
전력망(그리드)용 ESS는 장수명이 중요한데 이는 태양광 발전소가 기본 10년 이상의 운용을 계획하고 지어지기 때문에 ESS도 10년 이상 운용이 가능해야 합니다.
화재 안전성 측면(저 C-rate 범위)에서 아무래도 에너지밀도와 출력이 높은 3원계보다 LFP가 상대적 우위에 있습니다.
폼팩터의 경우 각형이 타 폼팩터 대비 안전성 측면에서 우수한 이유는,
장기간 운영되는 ESS시설의 특성 상 SOH가 중요하며, SOH를 장기간에 걸쳐 안정적으로 유지하기 위해서는 가스제거를 위한 Vent가 있는 각형이 유리합니다.
원통형은 46파이의 경우 제조단가가 높으며, 소형 원통형은 셀수가 많아 배터리 관리(BMS)가 어려운 문제가 있습니다.
또한 ESS는 화재가 나서는 안 되는데 이를 위해 배터리의 열적안정성을 유지하기 각종 쿨링시스템, 배터리 관리시스템이 중요합니다.
각형배터리는 Vent, CID, PTC 등 여러 물리적 장치들로 배터리 자체적으로 열적안정성을 유지시킬 수도 있기 때문에 타 폼팩터 대비 쿨링시스템에 대한 비용이 상대적으로 적게 들어가는 장점이 있습니다. 또한 이러한 안전장치들로 인해 좀 더 오랫동안 셀을 운영하기에 적합합니다.
또한 각형배터리는 셀의 크기가 커서 BMS 측면에서도 유리한 측면이 있습니다.
셀이 많으면 많을수록 관리하기가 어려워집니다.
4. CTP, CTC
주행거리를 늘리기 위해 배터리가 아닌 모듈이나 팩을 없애고 이로부터 줄어든 중량이나 늘어난 공간을 활용하여 배터리 탑재를 늘리는 CTP, CTC 방식이 LFP배터리를 위주로 많이 적용되고 있습니다.
주행거리 뿐 아니라 모듈을 생략함으로써 배터리 팩 단가를 낮출 수도 있습니다.
삼원계 또한 CTP, CTC 방식을 통해 전기차의 주행거리를 늘려야 하는데, 테슬라의 사이버트럭(CTC) 비롯하여 몇몇 기업들이 이미 이러한 방식을 적용하고 있는 중입니다.
CTP나 CTC를 적용하기 위해서는 배터리가 물리적 충격에 강해야 하는데, 모듈이나 팩이 사라지게 되면 아무래도 사고시 충격이 배터리에 직접 전달되어 배터리가 손상될 확률이 높아질 수밖에 없습니다.
때문에 아무래도 CTP, CTC에는 외부 충격에 강한 원통형배터리나 각형배터리가 파우치배터리 보다는 우수한 특성을 지니고 있습니다.
또한 모듈이 사라지기 때문에 개별 셀 관리도 난이도가 높아지는데, 상대적으로 셀 당 에너지 용량이 높은 각형이나 46파이 배터리가 CTP, CTC에 좀 더 적합한 특성을 지니고 있습니다.
※ IRA 최종 가이던스와 한화솔루션 (with CHIPS법 세금공제)
● 한화솔루션과 IRA 세금공제
2024년 10월 기준 한화솔루션(큐셀)의 미국 공장의 태양광 모듈 Capa는 5.1GW입니다.
24년 2분기까지 한화솔루션의 모듈 Capa는 1.7GW였으며, 5월부터 조지아 달튼 생산시설 3.3GW가 가동을 시작하여 현재 5.1GW입니다. (3월 시운전 시작, 5월부터 상업생산 시작)
또한 한화솔루션은 2025년부터 조지아주 카터스빌에서 모듈, 셀, 웨이퍼, 잉곳 각 3.3GW의 생산시설을 가동할 예정이며, 카터스빌 공장이 생산을 시작하게 되는 2025년에는 한화솔루션의 태양광 Capa는 모듈 8.4GW, 셀 3.3GW, 웨이퍼 3.3GW, 잉곳 3.3GW가 됩니다.
이번 IRA 최종 가이던스에서 확정된, 태양광 제품에 대한 세액공제(Credit/AMPC)는 다음과 같습니다.
1) 태양광 모듈 : 와트(W) 당 7센트
2) 태양광 셀 (박막형 및 결정형 태양광 셀) : 와트(W) 당 4센트
3) 태양광 웨이퍼 : 1㎡ 당 12달러
→ 웨이퍼의 크기는 약 200mmX200mm (M10기준)이며, 웨이퍼 한 장당 약 5W의 용량을 지니고 있습니다. 웨이퍼 1㎡의 크기는 약 20W의 용량으로 계산될 수 있습니다.
IRA Credit은 매년 2029년까지 100%, 이후 75%, 50%, 25%로 줄어들다 2033년부터는 소멸됩니다.
한화솔루션의 CAPA를 기준으로 이론상 한화솔루션이 매년 수령할 수 있는 금액은 약 1.18조입니다.
2024년 2분기 기준 First Solar의 영업이익은 3.73억 달러로 OPM 36.9%인데, 이러한 높은 영업이익률은 미국의 IRA 세금공제가 큰 영향을 주었습니다. 참고로 First Solar의 미국 모듈 Capa는 2분기 기준 7.1GW입니다.
● CHIPS법과 한화솔루션
한화솔루션은 IRA외에도 CHIPS법(반도체와 과학법)을 통해 조지아 달튼에서 건설 중인 웨이퍼, 잉곳 생산시설(각 3.3GW)에 소요되는 비용에 대해서도 25%의 세금감면 조치를 받을 수 있게 되었습니다.
한화솔루션은 달튼 생산시설에 총 3조를 투입할 예정이며, 웨이퍼와 잉곳 생산시설 투자비용이 전체 투자비용의 50%라고 가정하면, 한화솔루션은 미국 정부로부터 약 3,750억을 받을 수 있게 됩니다.
즉, 한화솔루션은 산술적으로 IRA와 CHIPS법에 따라 매년 1.18조의 AMPC와 투자금액 중 약 3,750억을 회수할 수 있게 됩니다.
※ IRA 최종 가이던스에 따른 국내 수혜업체들
● 미국 내 생산시설을 가지고 있는 국내 관련 업체들
1) 배터리 셀 업체 : LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI
2) 배터리 소재업체 : 엔켐(전해액), 솔브레인홀딩스(전해액)
3) 태양광 업체 : 한화솔루션
4) 풍력업체 : 씨에스윈드
이번 세금공제(Tax Credit)에 관한 IRA 최종 가이던스는 결국 미국 내 생산을 독려하기 위한 목적으로 미국에 생산시설을 갖추고 있는 국내업체들이 가장 큰 수혜를 볼 것입니다.
또한 설사 트럼프 행정부가 탄생한다 해도 미국의 탈중국 공급망 구축 및 자국 내 생산기조는 더욱 강화될 것이기 때문에 미국에서 생산하는 업체들은 오히려 트럼프 행정부에서 더 큰 수혜를 볼 수도 있습니다. (하지만 여전히 이번 미국 대선은 누가 이길지 알 수 없을 정도로 초박빙인 상황입니다.)
트럼프가 추구하는 정책은 미국 내 제조업육성과 일자리 창출, 관세를 통한 자국산업 보호와 같은 철저한 미국 우선주의이지 IRA나 CHIPS 법의 폐기가 아닙니다. 다만 해외 생산업체에 대한 관세 부과나 혜택 축소가 우려될 수 있어 이부분에 있어 국내 생산업체에 대한 불확실성이 존재합니다.
이번 IRA의 수혜는 LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI와 같은 배터리 3사와 미국에서 대규모 태양광 생산시설(2025년 기준, 모듈 8.4GW / 셀 3.3GW / 웨이퍼 3.3GW / 잉곳 3.3GW)을 구축 중인 한화솔루션(큐셀) 그리고 씨에스윈드(미국 Capa 1조원 규모)가 직접적 수혜 업체들이 될 것입니다.
특히 한화솔루션은 미국에서 (실질적으로) 유일하게 모듈, 셀, 웨이퍼, 잉곳 생산라인을 갖추고 있으며, IRA에 따른 Credit 외 에도 얼마 전 CHIPS법에 따라 웨이퍼, 잉곳 생산시설 건설에 따른 25%의 세금혜택도 받기 때문에 이번 조치의 최대 수혜 업체라고 할 수 있습니다.
이들 대기업들 외에, 전해액 업체인 엔켐 외에는 현재 미국에서 일정 수준 이상의 규모를 가지고 생산하는 업체가 아직까지는 없지만, 근 시일안에 미국 내에 생산시설을 가동할 수 있는 업체들도 이번 조치의 수혜를 불 수 있을 것입니다.
다만 이번 IRA에 따른 Credit은 2029년까지 100%, 2030년 75%, 2031년 50%, 2032년 25% 이후 2033년 이후에는 사라지기 때문에 지금 당장 미국 내에서 생산시설을 가동하고 있거나 근시일안에 가동할 수 있는 업체들 위주로 수혜를 볼 수 있습니다.
그 외, 이번 IRA에 따른 직접적 세금감면 혜택을 받는 업체는 아니지만, 미국 생산시설을 완공한 각형 부품 업체인 신흥에스이씨(Cap Ass’y) 같은 업체들도 간접적 수혜를 볼 것으로 예상됩니다.
참고로 몇몇 미국 진출업체들은 트럼프의 관세정책을 이전 IRA와 같은 포지티브 정책보다 오히려 더 선호하고 있기도 합니다.
※ 미국 IRA 최종 가이던스 세금공제 대상 및 금액 (2. 태양광 및 풍력 구성요소)
● 태양광 구성요소 (Solar energy components)
(b) Solar energy components. Solar energy component means a solar module, photovoltaic cell, photovoltaic wafer, solar grade polysilicon, torque tube, structural fastener, or polymeric backsheet, each as defined in this paragraph (b)
태양광 에너지 구성요소 : 태양광 모듈, 태양광 셀, 태양광 웨이퍼, 태양광용 폴리실리콘, 토크 튜브(Torque Tube ; 구조용 강철지지대로 태양 추적기 등 포함), 구조용 접합체, 폴리머 후면시트
▶️ 주요 태양광 구성요소 세금공제(Credit) 액수
1) 태양광 모듈 : 와트(W) 당 7센트
2) 태양광 셀 (박막형 및 결정형 태양광 셀) : 와트(W) 당 4센트
3) 태양광 웨이퍼 : 1㎡ 당 12달러
4) 태양광용 폴리실리콘 : 1kg 당 3달러
● 풍력 구성요소 (Wind Energy Componets)
(c) Wind energy components. Wind energy component means a blade, nacelle, tower, offshore wind foundation, or related offshore wind vessel, each as defined in this paragraph (c).
풍력 구성요소 : 블레이드, 나셀(풍력 터빈의 회전축을 보호하고 지지하는 역할을 하는 부분), 타워, 해상풍력 구조물, 해상풍력용 선박
▶️ 주요 풍력 구성요소 세금공제(Credit) 액수
1) 블레이드 : 설계된 풍력 터빈 용량(W) 당 2센트
2) 타워 : 설계된 풍력 터빈 용량(W) 당 3센트
3) 해상풍력 구조물 : 설계된 풍력 터빈 용량(W) 당 2센트
4) 해상풍력용 선박 (운송, 설치, 운영 및 유지보수를 목적으로 제작된 모든 선박) : 선박 판매금액의 10%
※ 미국에서 앞서가고 있는 한화솔루션(Qcells)
1. 미국 재무부는 2024년 10월 22일, CHIPS법에 따라 태양광 잉곳 및 웨이퍼 제조 시설과 장비에 대해 25%의 세금공제를 받을 수 있다고 발표하였음.
또한 태양광 웨이퍼를 포함한 완전한 공급망 구축을 촉진하기 위해 다른 옵션도 평가하고 있음.
▶️ 미국 재무부는 반도체와 과학법(CHIPS)의 적용 대상 범위를 태양광 잉곳 및 웨이퍼까지 깜짝 확대하여 관련 생산시설(시설 및 장비)에 대해 25%의 세금공제를 결정하였습니다.
이번 조치의 최대 수혜 업체는 이미 미국 조지아 카터스빌에 태양광 잉곳(3.3GW), 웨이퍼(3.3GW), 셀(3.3GW), 모듈(3.3GW)의 복합 생산시설 완공예정(2025년)인 한화솔루션(큐셀)이 될 것입니다. 참고로 이번 조치는 소급적용 되어집니다.
https://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=369953
2. SEMA의 회원사인 독일 NexWafe의 CEO인 Davor Sutija는 “미국에서 웨이퍼를 만드는 것은 쉽지 않기 때문에 미국 내 웨이퍼 쇼티지가 100GW에 달할 것으로 예상된다”고 하였음.
▶️ 동남아 4개국 산 모듈/셀에 대한 반덤핑 및 상계관세부과로 인해, 독일 NexWafe가 언급한 대로 2025년부터 미국에서는 대규모 태양광 셀 쇼티지가 예상되고 있습니다.
이로 인해 미국 내 태양광 셀 생산시설을 가지고 있거나, 중국 및 동남아 4개국 외에 셀 생산시설을 가지고 있는 업체들이 큰 수혜를 입을 것으로 예상되고 있습니다.
한화솔루션은 미국 조지아 카터스빌에 3.3GW 규모의 태양광 셀 생산시설을 2025년에 완공할 예정이며 이는 미국 최초의 대규모 태양광 셀 생산시설입니다. 또한 한화솔루션은 한국에도 1GW 규모의 태양광 셀 생산시설을 갖추고 있습니다.
3. 한화큐셀은 조지아에 28억 달러를 투자하기로 하였으며, 최근 달튼에 있는 모듈 시설을 5.1GW로 확장하였고, 미국 에너지부와의 조건부 부채 계약에 힘입어 카터스빌에 잉곳, 웨이퍼, 셀 및 모듈 각 3.3GW의 복합공장을 완공할 예정임.
4. “Qcells의 미국 내 제조시설에 대한 대대적인 노력은 미국에서 제품을 만들어야 한다는 데 동의한 지역 및 연방 지도자들의 지지와 함께 이뤄졌다”고 한화큐셀의 대변인인 Marta Stoepker는 말하였음. 그는 “IRA 및 이와 유사한 주의 법을 기반으로 하는 올바른 세금 및 무역 정책을 통해 미국의 신흥 태양광 제조업체들이 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있는 공간을 만들 수 있었다”고 하였음.
▶️ 국내 주식시장에서는 당장(2024년 3분기)의 실적 부진과 트럼프 당선 가능성으로 인해 한화솔루션에 대한 개인과 기관 모두에서 비관적 견해가 팽배해 있지만, 좀 더 장기적인 시각에서 본다면 한화솔루션의 미국 태양광 사업의 전망은 현재의 걱정처럼 암울하지만은 않다고 보여집니다.
오히려 미국 내 유일의 결정질 실리콘 복합 생산시설을 갖춘 한화큐셀의 경쟁력이 앞으로 더욱 큰 주목을 받을 것으로 보이며, 이는 민주 공화 어디가 이번 대선에서 승리를 하던 크게 바뀌지는 않을 것으로 보여집니다.
한화큐셀의 미국 생산시설은 미국 태양광(특히 결정질 실리콘) 공급망 구축의 핵심입니다.
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● 미국 태양광 생산시설 확대 및 밸류체인 간의 격차와 지속되는 불확실성 (From S&P Global, 2024. 10. 22)
미국에서 사업을 운영하는 비중국 태양광 제조업체 모임인 SEMA 연합(Solar Energy Manufacturer for America Coalition)은 태양광 제조업의 업스트림(폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼 등)에 대한 더 많은 지원을 하고, 또한 미국산 제품을 사용하는 에너지 프로젝트에 추가적인 세금공제를 통해 인센티브를 제공할 것을 원하고 있음.
미국 재무부는 2024년 10월 22일, 태양광 잉곳 및 웨이퍼 제조 시설과 장비가 CHIPS법에 따라 25%의 투자 세금공제를 받을 수 있다는 점을 명확히 하였음. 바이든 행정부는 성명에서 “태양광 웨이퍼를 포함한 완전한 공급망”의 개발을 촉진하기 위해 다른 옵션도 평가하고 있다고 밝혔음.
○ 앞서가는 퍼스트솔라와 한화큐셀
SEMA의 회원사인 독일 NexWafe의 CEO인 Davor Sutija는 “미국에서 웨이퍼를 만드는 것은 쉽지 않기 때문에 미국 내 웨이퍼 쇼티지가 100GW에 달할 것으로 예상된다”고 하였음.
NexWafe는 지난 1월 6GW의 생산시설을 건설하기 위해 미국에 자회사를 설립하였으나 아직까지 부지도 발표하고 있지 못한 상태임.
빌 게이츠의 지원을 받는 Wafer 업체인 CubicPV는 글로벌 공급 과잉으로 인해 웨이퍼 가격이 급락했다는 이유로 지난 2월 10GW의 미국 웨이퍼 생산시설 건설계획을 취소하였음.
그러나 박막형 태양광 업체인 퍼스트솔라와 결정질 실리콘 태양광 업체인 한국의 한화큐셀은 다른 업체들 대비 앞서 나가고 있음.
두 업체 모두 미국 중서부 및 남부에서 신규 및 확장 태양광 생산시설을 만들며 수천개의 일자리를 추가하고 있음.
2024년 9월 말, 퍼스트솔라는 앨러배마에 11억 달러를 투자한 3.5GW규모의 태양광 모듈 생산시설을 오픈하며, 미국 내 태양광 모듈 Capa를 11GW로 늘렸음. 또 다른 생산시설이 2025년에 루이지애나에서 생산을 시작할 예정임.
한화큐셀은 조지아에 28억 달러를 투자하기로 하였으며, 최근 달튼에 있는 모듈 시설을 5.1GW로 확장하였고, 미국 에너지부와의 조건부 부채 계약에 힘입어 카터스빌에 잉곳, 웨이퍼, 셀 및 모듈 각 3.3GW의 복합공장을 완공할 예정임.
“Qcells의 미국 내 제조시설에 대한 대대적인 노력은 미국에서 제품을 만들어야 한다는 데 동의한 지역 및 연방 지도자들의 지지와 함께 이뤄졌다”고 한화큐셀의 대변인인 Marta Stoepker는 말하였음. 그는 “IRA 및 이와 유사한 주의 법을 기반으로 하는 올바른 세금 및 무역 정책을 통해 미국의 신흥 태양광 제조업체들이 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있는 공간을 만들 수 있었다”고 하였음.
https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/102224-us-solar-manufacturing-soars-but-gaps-and-uncertainty-persist
※ 미국 태양광 잉곳 및 웨이퍼 프로젝트에 25% 반도체 세금공제(CHIPS 법) 확대
미국 재무부는 미국에서 태양광 웨이퍼 및 잉곳을 생산하는 업체에 대해 프로젝트 전반(해당 시설을 만드는데 필요한 생산시설 및 장비들)에 대해 25%의 세금 공제 정책을 깜짝 발표하였습니다.
이번 세금공제 조치는 미국의 반도체와 과학법(CHIPS법)에 기초하여 대상 범위를 태양광 잉곳, 웨이퍼까지 확대한 것으로 미국 내 태양광 밸류체인 형성에 매우 큰 도움이 될 것으로 보여집니다.
특히 한화솔루션(큐셀)은 현재 미국 조지아에 태양광 모듈 및 셀 생산시설 외에도 미국 최초로 잉곳 및 웨이퍼 생산시설(각각 3.3GW)도 건설 중에 있어 이번 혜택의 가장 큰 수혜업체는 한화솔루션이 될 것이며, 기사에서도 이부분에 대해서 언급하고 있습니다.
The credit, which applies retroactively, is expected to apply to a Qcells factory under construction in Georgia that will manufacture ingots, wafers, cells and panels. The benefits are concentrated in supply chains for conventional crystalline silicon panels, not those using other technology.
시장은 동남아 4개국 태양광 모듈에 대한 상계관세/반덤핑 부과 전 이들 업체들의 밀어내기 수출로 인한 지금 당장의 실적과 트럼프 당선 가능성에 대한 불안 등 단기적 시각에 의해서 태양광 산업을 바라보고 있지만, 미국의 태양광 산업 밸류체인 육성 정책은 확고하며 설사 트럼프 행정부가 들어서도 이러한 기조는 바뀌지 않을 것으로 보여집니다.
IRA뿐 아니라 CHIPS 법을 폐기할 수는 없기 때문이며, 미국의 최우선 목표는 핵심산업(반도체, 에너지, 전기차 등)에 대한 공급망 자립으로 이는 민주당 공화당 모두 이견이 없는 사안입니다.
특히 이번 정책은 미국이 중국의 글로벌 태양광 산업 지배력에서 벗어나기 위해 특히 결정질 실리콘 태양광 패널 밸류체인 형성을 위한 것으로 결정질 실리콘 태양광 업체인 한화솔루션이 가장 큰 정책적 수혜를 볼 수 있는 구조입니다.
미국 정부는 현재 반덤핑/상계관세 적용 뿐 아니라 이번 조치와 같은 각종 혜택(AMPC와 세금감면 등)과 같은 네가티브와 포지티브 정책을 동시에 진행하고 있습니다. 참고로 큰 틀에서 미국 민주당은 포지티브 정책을 공화당은 네가티브 정책(관세)를 통해 자국 산업을 보호하고 있습니다.
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● 신규 세금감면 조치로 인해 미국 태양광 웨이퍼, 잉곳 생산자 25% 세제혜택 (from BNN Bloomberg 2024. 10. 22)
새로운 규정에 따라, 미국에서 진행되는 태양광 잉곳 및 웨이퍼 제조 프로젝트에 대해 미국 내 생산에 대한 투자를 촉진시키기 위해 25%의 세금 공제 혜택이 주어짐.
미국은 IRA에 따라 태양광 패널과 셀에 제조공장 프로젝트들이 진행되고 있음에도 불구하고 결정질 실리콘 웨이퍼의 미국 내 제조를 육성하는 데 어려움을 겪어 왔음.
이번 새로운 재무부 규정은 미국 내 반도체 공급망을 육성하기 위한 칩스법(CHIPS and Science Act)에서 확장된 투자세액 공제범위를 태양광 웨이퍼, 잉곳까지 깜작 확장하였음.
화요일에 공개된 최종안에 따라 반도체 웨이퍼와 태양광 웨이퍼 모두 세액공제를 받을 수 있게 되었으며, 이 인센티브는 단결정 잉곳 제조에 사용되는 첨단 제조시설과 장비, 태양광 모듈에 사용되는 실리콘 웨이퍼 및 에칭, 본딩 공정장비에 적용됨.
미국의 태양광 제조업체와 신재생에너지 디벨로퍼들은 이번 세금감면 조치가 태양광모듈 단계에 집중 있던 공급망의 확대되는데 도움이 될 것이라고 환호하였음.
Abigail Ross Hopper 태양광 산업 협회 회장은 미국에서 현재 가동 중인 잉곳 및 웨이퍼 시설이 없기 때문에 이번 정책은 태양광 제조업체들에게 새로운 기회를 창출하고 태양광 공급망의 심각한 격차를 해결하는데 도움이 될 것이라고 말하였음.
이 번 세액 공제는 조지아에 건설 중인 한화큐셀의 잉곳, 웨이퍼, 셀 및 모듈 공장에 적용될 것으로 예상됨. 이번 혜택은 결정질 실리콘 패널 공급망 구축에 집중되어 있음.
이번 움직임은 미국 태양광 제조업체들이 동남아시아에서 수입한 태양광 셀과 패널에 대한 부당한 보조금 정책 및 가격 책정에 대응하기 위해 새로운 관세 부과를 추진하는 과정에서 나온 것임.
미국 태양광 제조업체들은 미국 태양광 공급망을 육성하고 산업을 지배하고 있는 중국 제조업체들 로부터 벗어나기 위해 관세 및 인센티브가 혼합되어야 한다고 주장해 왔었음.
이번 정책은 중국의 “청정 에너지 공급망에 대한 독점”에 대응하는데 도움이 될 것이며, 미국 백악관은 글로벌 태양광 산업이 중국에 의해 지배되고 있다는 사실을 현명하게 해결하고 있다고 한화큐셀의 Danny O’Brien 기업 업무 사장은 말하였음.
미국 재무부는 “태양광 웨이퍼 생산에 관한 구체적인 공급망 및 국가 안보 고려 사항으로 확장된 세금 공제 접근 방식을 채택했으며, 전체 태양광 공급망의 미국 생산을 장려하기 위한 행정부의 목표를 달성하기 위해 다른 기관과 협력하여 추가 옵션을 평가하고 있다고 밝혔음.
https://www.bnnbloomberg.ca/investing/commodities/2024/10/22/us-treasury-extends-lucrative-tax-credit-to-solar-wafer-plants/
※ 2024년 8월 미국 태양광 모듈 수입
미국의 태양광 모듈 수입이 수입액(YoY -31%, MoM -18%)뿐 아니라 용량기준으로도 8월(YoY 1%, MoM -16%)부터 줄어드려는 모습을 보여주고 있습니다.
지난 6월 6일 미국의 동남아시아 국가들에게 부여했던 201조 관세(Section 201) 14.25%의 한시적 면세조치를 종료한 이후, 금액 기준으로는 미국의 태양광 모듈 수입액이 6월부터 감소하기 시작하였으나, 동남아시아 태양광 모듈 물량 밀어내기로 인해 미국의 수입 태양광 모듈의 용량기준 수입량의 감소는 시장의 기대에 못 미쳤는데 이는 반덤핑/상계관세가 부과되기 전 가격을 낮추더라도 동남아산 태양광 모듈 수출을 지속했기 때문으로 보여집니다.
그러나 이러한 동남아산 태양광 모듈의 대미 수출도 8월부터는 (용량기준으로도) 감소세가 확인이 되고 있는 상황입니다.
지난 10월 동남아 4개국에 대한 미국의 상계관세 예비판정이 나왔으며, 11월에는 훨씬 더 세율이 높은 반덤핑 관세에 대한 예비판정이 나올 예정이기 때문에 미국의 모듈 수입도 하반기로 갈수록 더 빠르게 감소할 것으로 보여집니다.
그리고 이는 미국의 태양광 모듈가격 상승 및 미국 내 결정질 실리콘 태양광 모듈을 생산하는 업체들의 수혜로 이어질 것으로 보여집니다.
● 2024년 8월 미국 태양광 모듈 수입
2024년 8월 미국의 태양광 모듈 수입액은 11억 달러로 전년동기대비 -31% 감소하였으며, 전월대비 -18% 감소하였음.
용량기준으로는 4.8GW로 전년 동기대비 1% 증가하였으며, 전월대비로는 -16% 감소하였음.
2024년 1월부터 8월까지의 미국의 누적 태양광모듈 수입액은 117.84억 달러로 전년동기대비 9% 증가하였음. 용량기준으로는 42.66GW로 전년동기대비 45% 증가하였음.
자료인용 : Soochow Securities 발간 “전력설비산업 주간보고서” (2024. 10. 20)
※ 태양광 에너지의 과학, 지정학 및 경제학 (Part. 2)
● 태양광 에너지의 기하급수적인 성장 : 저렴하고 무한한 에너지 (from Economist)
태양광 발전의 증가를 기하급수적이라고 표현한 것은 과장이 아니라 사실임.
누적 태양광 발전 설치용량은 약 3년마다 두배씩 증가하였고, 10년마다 10배씩 증가하였음.
어떤 산업분야에서도 이처럼 지속적인 성장을 보여주는 경우는 거의 없었음.
태양광 발전은 매우 빠르게 설치가 가능한데, 향후 태양광 발전을 10배 증가시키는 기간은 원자력발전소 1개를 짓는 시간보다 빠르며, 현재 전세계 원자력 전체 발전량의 8배를 증가시킬 수 있는 규모임.
태양광 발전은 2030년 중반에 지구상에서 가장 큰 전력 공급원이 될 가능성이 높음.
2040년대에는 태양광 발전은 전기 뿐 아니라 모든 에너지의 가장 큰 공급원이 될 것임.
현재 추세가 지속된다면 태양광 발전이 생산하는 총 전력 비용은 현재 가장 저렴한 전력의 절반에도 미치지 못할 것으로 예상됨.
이는 환경운동가들의 망상이 아니며, 태양광 기술의 “학습곡선”을 고려하면 이해할 수 있음.
제조 제품의 누적 생산량의 증가는 비용 감소로 연결되며, 비용이 감소하면 수요가 증가함.
수요가 증가하면 다시 비용이 하락하는 현상이 발생함.
물론 생산과 수요는 항상 제한적이기 때문에 영원히 지속될 수는 없음.
목재에서 석탄, 석탄에서 석유, 석유에서 가스로의 에너지 전환은 에너지 측면에서 효율성이 증가하였지만, 결국 더 많은 연료를 찾기 위해 드는 비용으로 효율성이 상쇄되었음.
이에 비해 태양광 에너지는 더 많은 연료(햇빛이 잘드는 위치)를 찾는데 아무런 문제가 없기 때문에 과거 화석에너지의 제한에서 벗어나 있음.
또한 태양광 에너지의 원재료인 실리콘은 풍부한 모래임.
수요적 측면에서도 전기를 더 저렴하게 생산할 수 있다면 사람들은 새로운 수요를 창출할 것임.
태양광 에너지는 다른 에너지들과 달리 계속해서 저렴해졌으며, 앞으로도 계속 저렴해 질 것임.
○ 태양광에너지의 제한 (간헐성 및 중국의 독점)
태양광 에너지의 간헐성은 저장 및 기타 기술로 보완해야 할 필요가 있음.
배터리가 더 저렴해짐에 따라 이러한 문제가 해결될 수 있음.
간헐성 못지 않게 중요한 문제는 글로벌 태양광 패널의 대부분과 원재료인 실리콘이 중국에서 생산된다는 점임.
중국 태양광 산업은 치열한 경쟁과 정부 보조금으로 인해 과잉 생산단계에 있으나, 이를 활용하여 중국은 괄목할 태양광 발전용량 증가를 이뤄내고 있음.
향후 수년 동안 중국의 태양광 발전용량은 지속적으로 증가할 것임.
글로벌 10대 태양광 모듈 업체들은 모두 중국업체들임.
장기적으로 불안정하거나 정치적으로 적대적인 국가로부터 석유와 가스를 포함한 에너지를 의존하는 것은 불안 요소임.
미국과 유럽은 이를 크게 우려하고 있으며, 미국의 태양광 모듈에 대한 관세 부과의 이유이기도 함.
저렴하고 풍부한 에너지인 태양광 에너지를 통해 난방과 취사 등에 사용되는 화석 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있으며, 물을 정화하고 담수화 하는데 사용할 수도 있고 AI 데이터 센터에 전력을 공급할 수도 있으며, 앞으로 계속해서 뜨거워질 기후에 견딜 수 있는 에너지를 공급할 수 있음.
https://www.evwind.es/2024/11/10/science-geopolitics-and-economics-of-solar-photovoltaic-energy/102388
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
10. NdFeB 영구자석의 주요 사용처
희토류 영구자석은 풍력터빈, 전기차 구동모터, 하드디스크 드라이브, 휴대폰, 스피커, 산업용 모터, 차량의 비구동용 모터, 전동공구, 전기 자전거 등 광범위한 응용분야에서 다양한 용도로 사용되고 있음.
영구자석을 사용함으로써 높은 전력밀도, 유지보수의 장점, 속도가 변화가 있는 애플리케이션에서 사용되는 유도모터에서 더 높은 효율성과 에너지 사용 절감 등을 구현할 수 있음.
현재 NdFeB자석의 수요는 소비자용 가전제품과 산업용 모터에서 큰 비중을 차지하고 있지만, 전기차 및 풍력 터빈 시장에서의 수요가 빠르게 성장하고 있음.
각 애플리케이션에 따라 다양한 등급의 영구자석이 필요함.
전기차(BEV, PHEV, HEV) 구동모터용 영구자석은 고온에서 작동해야 하기 때문에 높은 보자력의 영구자석이 필요한 반면, 하드 디스크 드라이브와 스피커는 고온에서의 작동이 필요하지 않기 때문에 중희토류인 Dy가 거의 사용되지 않는 네오디뮴 영구자석이 사용됨.
10-1. 풍력터빈용 영구자석
풍력터빈에서 사용되는 NdFeB 영구자석은 직접 구동 발전기라고 하는 영구자석동기발전기(PMSG)에 사용됨.
모든 풍력 터빈 시스템에 희토류 영구자석이 필요한 것은 아니며, 실제로 가장 일반적인 풍력발전기 시스템인 이중 공급 유도 발전기(DFIG)는 희토류 영구자석을 사용하지 않고 기어를 사용하는 비동기식 발전기임.
영구자석 동기발전기(PMSG)는 유지보수 비용 절감, 전체 발전기 효율성 증가, 전체 발전기의 무게 절감(더 크고 고용량 풍력 터빈을 만들 수 있음) 등 다양한 이유로 풍력발전기에 사용되며 특히 해상 풍력발전 터빈에서 선호되고 있음.
일반적으로 풍력 터빈 용량인 MW 당 2.7 – 3.2톤의 SH등급 영구자석이 사용되며, 발전기의 설계에 따라 등급이 달라짐.
10 – 2. 전기차용 영구자석
전기차에서 사용되는 NdFeB 영구자석은 BEV, PHEV, HEV 차량의 구동시스템용 전기 동기식 트랙션 모터에 사용됨.
풍력 터빈과 마찬가지로 다양한 동력 모터가 사용되지만, 더 가볍고 컴팩트한 설계, 더 높은 효율성(자장을 생성하는 외부 동력 시스템이 없기 때문에 더 효율적) 및 더 높은 토크에 적합하기 때문에 영구자석을 사용하는 동기식 모터가 선호됨.
2025년까지 BEV 및 HEV 차량의 90 – 100%가 NdFeB 영구자석과 동기식 트랙션 모터를 사용할 것으로 예상됨.
각 전기차 모터는 일반적으로 1 – 2kg의 영구자석이 필요하며, 트랙션 구동모터는 고온에서 작동해야 하기 때문에 EH 및 AH 등급 자석이 필요함.
NdFeB 자석은 차량용 오디오 스피커, 전자센서, 변속기 및 파워 스티어링과 같은 다양한 용도로도 차량에서 사용되고 있음. 그러나 이러한 응용분야에서는 상대적으로 적은 양의 영구자석이 필요함.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
9. 영구자석 합금 및 영구자석 제조
영구자석은 네오디뮴 및 프라세오디뮴과 같은 희토류 금속과 철, 붕소를 결합한 합금 또는 분말을 통해 생산됨.
NdFeB 영구자석 생산에 사용되는 합금은 자성물질을 플라스틱 수지를 통해 결합하는 접합방식(Bonded magnetic)과 소결방식(Sintered magnetic)의 두 종류로 분류됨.
접합 영구자석은 일반적으로 다양한 형태의 모습이 필요한 응용 분야에서 선호되는 반면, 소결 영구자석은 좀 더 가혹하고 고온의 조건에서 사용됨.
소성 NdFeB 영구자석은 반자성(자성을 잃는)에 대한 고온 저항을 개선하기 위해 디스프로슘 또는 터븀을 소량(0.5 – 11%)첨가함. 디스프로슘은 매우 비싼 희토류 원소 중 하나로 영구자석 비용에 상승시키는 요소임.
영구자석에는 그 외 코발트, 알루미늄 및 기타 전이 금속이 첨가될 수도 있음.
영구자석 중 희토류가 차지하는 비율(중량 기준)은 약 30%이며, 나머지는 철과 붕소 등이 있음.
9-1. 소결 영구자석의 제조방법
소결 영구자석은 분말 야금 공정을 주로 사용함.
영구자석 합금은 금속을 용융한 다음 스트립 주조를 통해 생산을 하며, 실린더를 회전시키면서 냉각된 금속 실린더의 외부 표면에 용융 금속을 부어 한 방향으로 응고된 미세입자 크기의 미세 구조 합금을 생성함.
이후 수소환원공정을 통해 결정입자의 크기를 더 줄일 수 있는데, 이는 스트립을 생산한 다음 합금의 자가 밀링을 통해 제트 밀링되어 자석 생산을 위한 미세 결정립의 분말로 만들어짐.
이 분말은 발열성으로 공기에 노출되면 발화되기 쉬워 운반이 어려움.
입자의 모양이 영구자석 성능의 주요 매개변수이기 때문에 제트 밀링 단계에서 분말을 형성하는 것은 자석의 미세구조 제어에 있어 매우 중요함.
이후 분말을 정렬하고 자기장을 형성한 다음 1,000 – 1,100도씨에서 소결을 함.
이후 원하는 모양으로 가공(재단/커팅)하여 니켈(5-10 마이크론) 금속 필름으로 코팅하여 자석을 부식으로부터 보호함.
도금 이후 영구자석은 높은 자기장에서 자화(자성을 부여)하여 자석 내 입자의 자화를 정렬함.
영구자석의 최종 크기와 모양에 따라 가공 단계에서 큰 재료 손실이 발생함.
9-2. 소결 영구자석의 등급
소결 NdFeB 영구자석의 등급은 일반적으로 최대 에너지 생성물(BH)을 측정하는 척도인 MGOe(Mega-gauss-oersteds)를 사용하여 35 – 52 MGOe 사이임.
일반적으로 에너지 생성물은 “N” (예시, N35, N42 등) 뒤에 최대 권장 작동 온도를 나타내는 접미사(AH, EH, UH 등)를 붙여서 표시함.
더 높은 온도에서 작동하기 위해서는 경희토류(Nd, Pr)에 중희토류(Dy, Tb)를 첨가함.
예를 들어, N42AH 자석(줄여서 42AH로도 표시) 등급 영구자석의 에너지 생성물은 42MGOe이고 최대 작동온도는 섭씨 220도임.
N52자석의 에너지 생성물은 52MGOe이며 최대 작동 온도는 섭씨 80도임.
참고로 작동온도 80도 까지는 접미사(M, UH, EH, AH 등)를 붙이지 않음.
영구자석 제조업체들은 입계확산(GBD)을 통해 NdPr 금속과 페로-디스프로슘(DyFe)을 결합하는 이중 합금 공정과 같은 더 진일보한 제조 공정을 통해 NdFeB 영구자석에서의 중희토류 저감을 위한 광범위한 노력을 기울여 왔음.
도요타는 중희토류가 필요 없는 영구자석을 개발하는 동시에, 네오디뮴의 함량을 줄이고도 성능저하가 적은 영구자석을 개발하였음. 이 자석은 현재 하이브리드 전기차 구동모터용으로는 사용되고 있지는 않음.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ 소재, 부품, 장비 품목 심층분석 – 희토류 영구자석 (From KOTRA, 2024. 11. 07)
● 희토류 영구자석 품목 개요
희토류 영구자석은 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 테르븀 등 희토류 원소를 포함한 합금으로 만들어진 고성능 영구자석을 지칭
희토류 영구자석 중 가장 강한 자력과 무게가 가벼운 것은 네오디뮴 영구자석이며, 희토류 영구자석의 주류임.
네오디뮴 영구자석은 약 30%의 희토류 원소(경희토류 & 중희토류)와 철, 붕소로 구성됨.
희토류 영구자석은 전기차, 로봇 등 첨단산업과 전자기기 산업, 풍력발전 등에서 두루 사용되며 경제성 및 국가안보 차원에서도 희토류 영구자석의 확보에 관심이 집중되고 있음.
● 희토류 영구자석 밸류체인
1) 원료/부품 (업스트림) : 희토류 정광 및 희토류 산화물
2) 중간재 (미드스트림) : 희토류 영구자석
3) 최종재 (다운스트림) : 전기차용 구동모터, 풍력 터빈, 로봇용 서보모터, 가전용(에너지절감형 가전) 모터, 드론/UAM용 구동모터 등
● 희토류 영구자석 산업동향
희토류 영구자석의 밸류체인에서 희토류 채굴 및 제련은 중국이 장악하고 있으며, 중국, 일본, 한국, 독일 등의 국가에서 영구자석 생산기술을 보유하고 있음.
중국은 희토류 공급망 전 단계를 보유한 유일한 국가이며, 글로벌 희토류 생산의 70%, 영구자석 생산의 94%를 차지하고 있음.
중국은 2024년 7월 ‘희토류 관리 조례’를 발표, 2024년 10월부터 희토류를 전략 자원으로 규정하고 국가 차원의 희토류 공급망 관리, 감독을 강화하고 있음.
미국은 중국의 핵심광물 및 희토류 통제에 대응하기 위해 2022년 6월 글로벌 협력체인 MSP(광물안보 파트너십)을 출범, 핵심광물 및 희토류 생산, 가공개발 프로젝트 지원을 통해 대 중국 공급망 의존도를 완화시키려는 노력을 하고 있음.
2024년 10월, 미국 국무부는 브라질 희토류 프로젝트에 대한 지원 발표 (펠라 엠마 희토류 광산)
● 국내 희토류 영구자석 수입액
1) 2019년 : 1.63억 달러
2) 2020년 : 1.81억 달러
3) 2021년 : 3.02억 달러
4) 2022년 5.45억 달러
5) 2023년 4.77억 달러
● 희토류 영구자석 기업 동향
1) MP 머티리얼즈는 미국 유일의 희토류 생산기업으로 Mt. Pass 광산을 운영 중
2) Shin-Etsu Chemical은 고성능 네오디뮴 자석을 생산하고 있으며, 필리핀에 이어 베트남에 추가 생산공장을 설립하고 연간 2,200톤의 영구자석을 생산하고 있음.
3) 중국북방희토는 세계 최대의 경희토류 생산기업으로 채굴, 제련, 영구자석 제조까지 수직계열화를 구축.
중국 북방희토는 중국 희토류 생산 쿼터에서 60%, 제련쿼터의 55% 비중을 차지
4) 국내 A사(성림첨단산업)는 2023년 10월 경북 대구(현풍)에 네오디뮴 영구자석 생산공장을 준공하고 연산 1,000톤의 영구자석을 생산 중이며, 현재 베트남 공장 건설을 추진 중에 있음.
5) 국내 B사(LS)는 한국재료연구원과 공동개발을 통해 중희토류를 사용하지 않는 영구자석 개발에 성공
6) 국내 C사(포스코인터내셔널)은 2024년 3월 북미 자동차 기업(GM 등)을 대상으로 총 1.16조원 규모의 전기차용 희토류 영구자석(모터) 공급계약을 체결하였음.
https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?pageNo=1&pagePerCnt=10&SITE_NO=3&MENU_ID=70&CONTENTS_NO=1&bbsGbn=00&bbsSn=506,242,244,322,245,444,246,464,518,505,484&pNttSn=221928&recordCountPerPage=10&viewType=&pNewsGbn=506,24
※ 2024년 8월 미국 태양광 모듈 수입
미국의 동남아산 태양광모듈에 대한 상계(10월 예비판정) 및 반덤핑 관세(11월 예비판정 예정)의 시행에 따라 미국의 태양광 모듈 수입규모도 점차적으로 줄어들고 있는 것으로 보여집니다.
특히 용량기준으로 8월의 미국 태양광 모듈 수입규모는 4.8GW로 전월대비 -16% 감소하면서 감소 추세가 본격화 되고 있습니다.
수입 태양광 모듈의 평균 수입가격이 계속 하락하고 있는 이유는 올 상반기부터 계속 이어지고 있는 동남아산 태양광 모듈 밀어내기 수출로 인한 가격하락에 기인한 것이며, 이러한 가격 하락으로 인해 미국 내 태양광 모듈의 판매가격도 악영향을 받고 있지만, 미국의 태양광 모듈 수입량 감소와 함께 동남아산 태양광 모듈에 대한 상계/반덤핑 관세가 결정되는 연말부터는 다시 미국 내 태양광 모듈 판매가격도 상승할 것으로 전망됩니다.
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2024년 8월, 미국의 태양광 모듈 수입액은 11.42억 달러로 전년동월대비 -31% 감소하였으며, 전월대비로도 -18% 감소하였음.
용량 기준 수입규모는 4.8GW로 전년동월대비 1%증가하였으며, 전월대비로는 -16% 감소하였음.
2024년 8월 기준 태양광 모듈의 평균 수입가격은 0.24달러/W로 전년동월대비 -31%, 전월대비 -3% 감소하였음.
2024년 1월부터 8월까지의 누적 수입액은 117.84억 달러로 전년동기대비 9% 증가하였으며, 누적 용량은 42.66GW로 전년동기 대비 45% 증가하였음.
자료인용 : Soochow Securities 발간 “전력설비산업 주간보고서” (2024. 11. 04)
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
8. 희토류 금속가공(정련)
희토류 광석에서 분리된 희토류 산화물(oxides)이나 염화물(chlorides)을 자석에 사용하려면 금속으로 정련해야 함.
영구자석에 가장 일반적으로 사용되는 희토류 금속은 네오디뮴과 프라세오디뮴의 혼합물인 디디뮴(Didymium), 네오디뮴과 프라세오디뮴, 철과 디스프로슘의 혼합물인 페로디스프로슘(Ferrodysprosium, DyFe) 그리고 터븀 임.
금속을 정련하는 가장 일반적인 공정은 전해채취(electrowinning)와 나트륨 환원공정임.
전해채취는 정해진 수의 음극과 양극으로 구성된 전해채취 반응기(Electrowinning cells)를 사용하여 희토류 산화물을 금속 또는 합금으로 변환함.
이때 생산되는 각 희토류 금속 또는 합금은 특정 전해질의 조성이 필요하며, 모든 전해질은 불화리튬과 해당 금속의 희토류 불화수소 용액으로 구성되어 있음.
전해질은 일반적으로 80 – 90%의 희토류 불화물이며, 나머지는 불화리튬임.
전해질은 금속 정련 초기 비용의 거의 절반을 차지함.
희토류는 나트륨 환원을 통하여 금속으로 정련할 수 있으며, 나트륨 금속은 무수염화 희토류 염을 환원하는데 사용됨.
이 공정은 티타늄 생산을 위한 Hunter 공정과 유사한 금속열 환원 공정임.
희토류 염화물이 조잡하기 때문에 무수 염화물을 생산하고, 나트륨 금속 확보와 희토류 금속에서 부산물인 염화나트륨을 분리하는 것이 과제임.
8-1. 희토류 금속 정련 및 향후 계획
희토류 금속 정련은 현재 중국과 소수의 동남아시아 국가에서 주로 이뤄지고 있으며, 에스토니아와 영국에서 소량 만들어지고 있음.
미국에서는 현재까지 금속 정련이 이뤄지고 있지 않음.
Vietnam Rare Earth JSC는 베트남에 생산시설을 운영하고 있으며, 태국 및 라오스에서도 금속정련을 하고 있음.
에스토니아의 Silmet(캐나다 소재 Neo Performance Materials 소유)과 영국의 Less Common Metals의 금속 정련 능력은 제한적임.
현재 미국에서는 희토류 금속 정련이 이뤄지고 있지 않지만, 경제성이 확보되면 미국에서 정련을 할 가능성은 여전히 남아 있음.
오하이오에 있는 미쓰비시의 오래된 용광로를 포함하여 유휴 금속정련 능력이 일부 존재할 가능성이 높음.
MP머티리얼즈는 채굴에서 금속정련을 포함한 영구자석 제조를 위한 공급망 구축 계획을 발표하였음.
현재 유타주의 시설에서 모나자이트를 가공하고 있는 Energy Fuels고 희토류 금속을 완전히 분리하고 정련하는 연구를 진행 중에 있음.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ 미국 신규 발전원의 전력망 연결 정체 = 대규모 ESS 설치의 필요성
미국의 신재생에너지 설치가 증가하면서, 문제점으로 지적되고 있는 사항은 이들 신재생에너지 발전원이 전력망에 연결이 쉽지 않다는 점입니다.
국제 에너지기구에 따르면, 현재 미국에서 가동 중인 발전소 용량의 약 2배에 달하는 2,600GW 규모의 발전원이 전력망 연결을 대기 중인 것으로 파악되고 있습니다.
미국의 노후 된 전력인프라와 광활한 국토를 고려하였을 때, 전력망 구축에 천문학적인 자금과 오랜 시간이 필요하기 때문에 신규 신재생에너지 발전원의 전력망 연결은 앞으로도 계속 지지부진 할 것으로 보여집니다.
하지만 이러한 발전원(특히 신재생에너지) 전력망 연결의 어려움은 ESS의 필요성을 더욱 부각시킬 수밖에 없습니다. 전력망에 연결하기 어려운 오프-그리드 발전시스템은 대규모 ESS가 필요하며 ESS를 통해 인근 수요지에 안정적인 전력을 공급할 수 있습니다.
즉, 전력망에 연결되지 않은 오프그리드 발전시스템과 분산형 발전시스템이 미국에 많다는 것은 그만큼 ESS의 수요가 많다는 것과 연결될 수 있기 때문입니다.
미국에 계통연계가 되지 않은 발전원(신재생에너지나 가스발전과 같은 전통화력 발전원도 마찬가지임) 많다는 기사를 보고 미국에서 신재생에너지 산업의 성장성이 제한적일 것이다고 걱정하는 것보다 그만큼 ESS의 수요가 많아진다는 것에 초점을 둘 수도 있습니다.
참고로 가스발전소 등 기존 전통발전원을 짓는다고 미국에서 신규 발전소가 기존 전력망에 연결되지는 않습니다.
대신 가스발전소가 전력안정성(유연성 발전)이 상대적으로 높아 대규모 ESS시설 없이도 수요지에 전력을 안정적으로 공급한다는 장점은 존재합니다. 다만 높은 전력생산비용과 탄소배출 문제가 있습니다.
그리고 이전부터 강조한 바 있지만, 미국에서는 신재생에너지(기저발전)+ESS(간헐성조절)+가스발전(백업발전)의 조합이 이상적입니다. 이를 통해 전력망에 연결 없이 가장 안정적으로 전력을 공급할 수 있습니다.
● 유형별 태양광 발전시스템
1) 계통연계형 태양광 발전시스템 (Grid-Connected PV System)
계통연계형 태양광 발전시스템은 ESS를 거치지 않고 계통연계형 인버터를 통해 전기 에너지를 직접 공공 전력망에 공급함.
2) 오프-그리드 태양광 발전 시스템 (Off-Grid PV System)
오프그리드 태양광 발전시스템은 전력망이 없거나 전력망 인프라가 불안정한 지역에 적합한 시스템으로 태양광 패널, 컨트롤러, 인버터, ESS 및 지지대(Bracket)으로 구성되어 있음.
이 시스템은 낮에는 태양광 발전을 통해 직접 직류전원을 공급하며, 밤이나 흐리거나 비가 오는 날에는 ESS를 통해 전력을 공급함.
3) 분산형 태양광 발전시스템 (Distributed PV System)
태양광 발전 패널을 통해 태양에너지를 전기에너지를 발전하고 이를 DC컨버터를 통해 변환하여DC배전반으로 보내 건물이나 시설 등에 자체 전력을 공급하는 시스템임.
초과되거나 부족한 전력은 그리드 연결을 통해 조절하거나, ESS를 통해 조절할 수 있음.
https://daily.hankooki.com/news/articleView.html?idxno=1122565
※ 기술발전, 트렌드의 변화와 폼팩터 : 46파이 원통형 및 각형 배터리 시장 확대
배터리의 주요 폼팩터인 파우치형, 각형, 원통형은 각각의 장단점을 지니고 있으며, 기술발전과 정부정책, 배터리 트렌드의 변화에 따라 각각의 폼팩터에 대한 평가도 시시각각으로 달라져왔습니다.
1) 기술발전 : 4680/46파이 배터리, 각형에 노칭&스태킹 공법 적용,
2) 트렌드 변화 : 실리콘음극재 적용 확대, 셀투팩 적용, 미드니켈 배터리 등
3) 국가정책 : 배터리안전규제 강화 (열폭주부터 열전이 까지 시간지연 요구)
2020년대 초반까지 높은 에너지밀도 및 출력 구현이 용이하고 공간활용도가 높은 파우치형 배터리가 전기차 배터리 시장에서 높은 관심을 받았으며 미래의 주류 폼팩터가 될 것이라는 전망까지 있었습니다.
당시까지 배터리 시장의 기술 트렌드 핵심은 에너지밀도 향상(주행거리)이었기 때문에, 무게가 가볍고, 낭비공간 없이 배터리를 채울 수 있으며, 넓고 두꺼운(전극판마다 탭을 형성) 탭(접지면)으로 강한 출력을 낼 수 있는 파우치형 배터리가 미래 폼팩터로 각광을 받았습니다.
그러나 CTP기술이 적용된 LFP배터리의 확대, 원자재가격 상승으로 인한 배터리가격 상승, 대중 전기차 모델의 필요성 및 배터리 화재에 대한 정책강화 등이 나타나면서 전기차용 배터리는 에너지밀도 외에도 경제성, 안전성에 대한 필요도 강화되었습니다.
때마침 원통형 배터리는 4680/46파이가 등장하였고, 각형 배터리도 노칭&스태킹 공법 및 CTP적용 등으로 이전의 단점들을 개선시킬 수 있는 방향성이 제시되었습니다.
1) 소형 원통형 배터리의 단점 : 많은 셀로 인해 배터리 관리가 어려움, 공간 낭비, 낮은 에너지밀도 및 출력 등
2) 각형 배터리의 단점 : 스웰링 현상으로 인한 셀의 변형, 무거운 무게, 낮은 출력(소형 원통형 배터리 양극재에 알루미늄 도핑이 많이 되는 이유도 낮은 출력을 높이기 위해서임.) 등
● 셀투팩(CTP) 및 셀투샤시(CTC)
LFP배터리가 CTP 기술 등을 바탕으로 에너지밀도를 개선하면서, 중국을 중심으로 확대되었고, 삼원계 배터리에서도 CTP/CTC 기술 적용에 대한 필요성이 나타나기 시작하였습니다.
외부 충격에 약한 파우치형이나 많은 셀로 인해 BMS가 까다로운 소형원통형(1865/2170)는 모듈단계가 필요했지만, 각형이나 대형 원통형(46파이) 배터리는 모듈단계 없이 바로 CTP와 CTC 적용이 좀 더 적합합니다.
CTP/CTC 적용은 배터리 팩의 비용을 절감하고, 배터리 탑재량 늘리거나 전기차의 공차중량을 감소시켜 주행거리 증가에 도움을 줄 수 있습니다.
● 실리콘음극재 적용과 내부저항
최근 전기차 있어 충전시간 단축이 매우 중요한 문제로 떠오르고 있으며, 이를 위해 800V 아키텍처 사용 및 실리콘음극재 적용 확대의 필요성이 높아지고 있습니다.
특히 에너지밀도 향상과 빠른 충전을 위해 실리콘음극재 비율을 증가시키고자 노력하고 있습니다.
실리콘 음극재 비율을 높이게 되면 높아진 에너지밀도와 고출력으로 인해 열관리(=저항관리)가 중요해질 수밖에 없습니다.
실리콘음극재를 적용하여 위해서는 배터리의 내부저항(전극판의 길이가 짧아야 하며 탭의 접지면이 넓어야 함)이 높아서는 안 되는데, 기존 각형 및 원통형은 와인딩 공법을 인하여 내부저항 관리를 하기 어려웠습니다.
저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. (R=plA)
이러한 이유로 기존 각형 및 소형원통형 배터리는 실리콘음극재 적용이 어려웠습니다.
그러나 각형에 노칭&스태킹공법을 적용하고, 4680/46파이 원통형 배터리는 탭리스를 적용함으로써 배터리 내부저항을 크게 줄일 수 있었고 실리콘음극재 적용을 가능하게 하였습니다.
특히 4680배터리는 내부저항이 2mΩ 기존 1865/2170의 20-23mΩ대비 1/10로 줄어들어 실리콘 음극재에 최적화된 폼팩터의 가능성을 보여주고 있습니다.
● 안전규제 강화
미국과 유럽을 중심으로 배터리 안전규제가 강화되고 있으며, 이에 따라 완성차 업체들도 배터리의 열적 안정성에 대한 요구가 강해지고 있습니다.
배터리로 인한 전기차 화재는 열폭주(Thermal Runway)와 열전이(Thermal Propagation)에 의해 발생함.
기존 배터리 안전규제인 UN GTR(세계기술기준)에서는 열폭주 이후 열전이까지 5분의 시간을 권고하였으나, 2024 – 2025년 발표될 UN GTR 2단계 권고안에서는 15 - 30분의 강화된 지연시간을 요구할 것으로 예상되며, 2030년부터는 열전이가 아예 발생해서는 안 되는 수준까지 규제가 강화될 것으로 전망됩니다.
배터리의 열적 안정성을 강화하기 위해서는 BMS에서의 열관리, 냉각시스템, 팩과 모듈 소재를 통한 열전이 지연도 필요하지만, 근본적으로 배터리 자체의 열관리가 중요합니다.
니켈은 전해액과 반응해 산화니켈을 형성하며 전해액은 가스화 됩니다. 니켈과 산소의 결합이 약해 열을 방출하면서 안정화를 하기 때문에 이 과정에서 배터리의 온도가 올라가며 가스가 발생을 합니다.
그리고 이 가스가 배터리의 열폭주의 주요 원인으로 작용하여 가스를 적절하게 배출시켜줘야 합니다.
가스 발생을 억제하기 위해 가스생성 억제 첨가제와 단결정 양극재, 양극재 코팅 등의 방법이 사용되고 있으며, 물리적으로도 가스를 외부로 방출하는 Vent와 같은 안전장치가 존재합니다.
파우치형의 경우, 최초 활성화 이후 디게싱 작업을 진행한 이후 현실적으로 배터리 내부의 가스를 방출할 수 있는 방법이 없어 다른 폼팩터 대비 열관리에 더 많은 신경을 써줘야 합니다.
그리고 이러한 열관리 필요성은 배터리 팩 비용 증가로 이어질 수밖에 없습니다.
이에 반해 원통형과 각형은 Vent 외에도 PTC, CID와 같은 물리적 안전장치를 지니고 있어 열관리에 좀 더 용이한 특성을 지니고 있습니다.
● 파우치형 배터리의 방향성
최근 완성차 업체와 배터리 업체들이 4680 원통형 배터리와 각형 배터리에 대한 관심이 높아지고 있는 것은 사실이며 국내 배터리 업체들도 이러한 흐름과 함께 할 것으로 보여집니다.
그렇다고 파우치형이 사용되지 않는 다는 의미는 아니고, 파우치는 또 다른 방향으로 관련된 시장을 개척해 나갈 것으로 보여집니다.
우선 단결정을 사용한 고전압미드니켈 시장에서 파우치형은 중요한 폼팩터로 자리잡을 것입니다.
고전압 미드니켈에 적용된 단결정 양극재는 양극재 크랙을 방지하여 전해액의 가스화를 막아줄 수 있기 때문이며, 또한 망간의 비율이 올라감으로써 배터리의 열적 안정성을 향상시킬 수 있기 때문입니다.
※ LG에너지솔루션, 각형 배터리사업 구체화
파우치형 배터리에 비중이 높았던 LG에너지솔루션과 SK온 폼팩터 다변화가 보다 구체화되고 있는 것으로 보여집니다.
LG에너지솔루션은 4680 양산일정을 구체화하였으며, 추가적으로 각형 배터리에 대한 개발도 서두르고 있는 것으로 보여지는데, 이미 각형 생산을 위한 기술 개발은 끝낸 것으로 보이며, 양산에 대한 노하우, 특허 문제 등을 원활하게 하기 위해 중국의 각형 배터리 업체인 JEVE를 인수하려고 하는 것으로 보여집니다.
SK온도 각형 배터리 개발을 끝내고 중국 전기차 업체에게 각형 배터리를 공급하기 위해서 준비 중인 것으로 알려져 있습니다.
한국 배터리 업체들이 기존 파우치형, 원통형에 이어 각형배터리로 폼팩터를 확장하는 이유는
1) 현대/기아차, GM 포드, 르노와 같이 파우치형을 메인 폼팩터로 사용해왔던 고객사들의 폼팩터 다변화에 있으며 폼팩터 다변화의 이유는 높아지는 안전에 대한 조건인데, 유럽과 미국 등은 배터리의 안전규제를 점차 강화해 나가고 있는 상황입니다.
배터리로 인한 전기차 화재는 열폭주(Thermal Runway)와 열전이(Thermal Propagation)에 의해 발생합니다.
기존 배터리 안전규제인 UN GTR(세계기술기준)에서는 열폭주 이후 열전이까지 5분의 시간을 권고하였으나, 2024 – 2025년 발표될 UN GTR 2단계 권고안에서는 15 - 30분의 강화된 지연시간을 요구할 것으로 예상되며, 2030년부터는 열전이가 아예 발생해서는 안 되는 수준까지 규제가 강화될 것으로 전망됩니다.
2) 중국업체에 대한 미국과 유럽의 무역장벽 강화로 특히 미국에서 중국산 부품에 대한 무역장벽이 높아지고 있기 때문입니다.
각형 배터리는 중국업체들(CATL, BYD 등)의 메인 폼팩터로 밸류체인 또한 중국을 중심으로 구축되어 있는데, 각형 배터리를 원하는 완성차 업체들(특히 미국에서 판매하는 경우)의 선택지가 삼성SDI외에는 딱히 없기 때문입니다.
삼성SDI 혼자서는 이들 업체들의 수요를 충족시킬 수가 없습니다.
3) 신생 배터리업체들의 배터리 사업 난항도 큰 이유 중 하나인데, 노스볼트, 파워코, ACC, 베르코어 등 여러 업체들 배터리 산업에 뛰어들었으나 현재 만족할 만한 수준의 품질과 양산성을 확보하고 있지 못한 것으로 알려져 있습니다.
이들 업체들은 주로 유럽의 완성차 업체들(폭스바겐, BMW, 벤츠, 스텔란티스, 르노 등)과 전략적 제휴를 맺고 있었으며 주로 각형 폼팩터를 위주로 사업을 진행하였습니다. 하지만 이들 업체들이 각형 배터리 생산에 문제가 발생하면서 이들을 대체할 업체들의 필요성이 강하게 대두되고 있습니다.
실제로 BMW는 노스볼트와의 장기공급계약을 철회하고 삼성SDI와 해당 물량을 계약했으며, 폭스바겐도 노스볼트와의 협력을 재고하고 삼성SDI와의 협력을 추진 중에 있습니다.
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● LG엔솔, 각형 배터리 사업 구체화. (From EBN 산업경제, 2024. 10. 31)
LG에너지솔루션은 중국 JEVE를 인수하여 각형배터리 생산, 공급을 구체화할 계획임.
LG엔솔은 지난 6월 각형 배터리 TF를 구성하여 사업 검토에 나선 이후, JEVE 인수 여부를 검토해 왔음.
각형 배터리는 파우치형에 비해 상대적으로 무겁고 설계 유연성이 떨어지지만, 외부 충격에 강하다는 특징을 가지고 있음.
안전에 민감한 유럽과 미주 지역에서도 가스 벤트, 단락 차단 등 안전장치가 갖춰져 있는 각형에 대한 선호도가 높아지고 있음. 각형은 알루미늄 캔을 외장재로 사용하여 외부 충격에 강하고 생산단가를 낮추기에도 유리함.
LG에너지솔루션이 JEVE 인수를 고려하는 것은 주요 고객사인 GM, 폭스바겐과의 파트너쉽과 경쟁 우위를 위해 기민한 대응이 전제돼야 한다는 판단이 있음.
폭스바겐은 2030년까지 자사 전기차의 80%까지 각형 배터리 채택을 늘리겠다고 발표하였고, 40GWh 규모 기가팩토리를 총 6개 구축할 예정임.
GM 또한 미주 지역에서 안전성에 대한 니즈가 있다는 점을 이유로 각형 배터리 채택을 늘려가는 추세임.
안정성 측면에서 파우치형 보다 각형이 우월하다는 인식이 있는데, 이러한 부분이 각형을 원하는 고객사들이 늘어나는 요인임.
앞으로 GM과 폭스바겐이 낼 발주 대기 각형 물량이 상당함.
https://www.ebn.co.kr/news/articleView.html?idxno=1641847&id=news
※ IRA 가이던스 최종안, 배터리 모듈 관련 (HEV, MHEV 차량용 모듈은 대상 제외)
● 배터리 모듈 관련
(4) Battery module definitions and applicable rules—(i) Battery module defined. The term battery module means a module described in paragraph (e)(4)(i)(A) or (B) of this section with an aggregate capacity of not less than 7 kilowatt-hours (or, in the case of a module for a hydrogen fuel cell vehicle, not less than 1 kilowatt-hour).
배터리 모듈의 정의와 적용 규칙.
(i) 배터리 모듈의 정의.
배터리 모듈은 총 용량 7kwh이상 (수소 연료전지 차량용 모듈은 1kwh 이상)인 모듈을 의미함.
이번 IRA 최종 가이던스에서 주목해 볼 부분 중 하나는 배터리 모듈에 대한 부분으로, 이번 최종안에서 배터리 업체들이 모듈에 대한 세액공제(1kwh 당 10달러) 요건 충족(팩과 모듈의 경계가 모호하였으나 이를 보다 명확하게 함)이 보다 용이해 졌다는 것입니다.
이는 미국 현지에서 셀, 모듈을 생산하는 국내 배터리 업체들에게 수혜가 될 것으로 전망됩니다.
모듈 부문에서 더 중요한 부분이 하나 더 있는데, 바로 배터리 모듈의 정의를 용량 7Kwh이상의 모듈로 규정함으로써 최소 PHEV 이상의 차량용 배터리 모듈이 되야 세금감면 혜택을 받을 수 있게 하였습니다.
통상 HEV의 경우 1, 2Kwh의 배터리가 탑재되며, PHEV 10 – 20Kwh의 모델이 주류를 이루고 있습니다.
즉, 마일드 하이브리드(MHEV), 하이브리드(HEV)용 배터리 모듈은 이번 세금공제 혜택과 무관합니다.
※ 미국 IRA 최종 가이던스, 핵심광물 채굴까지 확대 (미국 중심의 공급망 구축)
지난 24일 미국 재무부가 발표한 미국 IRA 최종 가이던스에 따르면, 핵심광물과 관련하여 이전까지는 해당 광물의 가공만이 세금공제 혜택 대상이었으나, 이번 조치(규칙)에서는 광물의 가공 뿐 아니라 채굴단계까지 세금공제 10%를 부여하기로 결정되었습니다.
단, 해당 업체가 채굴만을 해서는 안되고 가공도 함께 해야 하는 조건도 붙어 있습니다.
즉, 미국은 중국과 같은 특정 국가에 과도하게 쏠려 있는 핵심광물의 공급망을 자국 내 생산 및 가공 촉진으로 대외 의존도를 줄이는데 그 목적을 두고 있습니다.
예를 들면, 미국내에서 리튬을 채굴할 때 비용의 10%를 세금공제 해 줌과 동시에 리튬을 수산화리튬, 탄산리튬으로 가공할 때의 비용에도 추가적인 10%의 세금공제를 해주는 것입니다.
미국에서 가장 중요하게 생각하고 있는 희토류의 예를 들면, 미국 내 희토류 광산인 Mt. Pass를 소유하고 있는 MP머티리얼즈가 해당 광산에서 희토류(네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 터븀 등)를 채굴하면 해당 비용의 10%를 세금공제 해주며, 이후 해당 희토류를 분리, 정제(농축) 가공을 하여 산화물(oxide)로 만들면 이때에도 해당 비용의 10%를 추가 공제해 주는 것입니다.
미국은 막대한 규모의 재정을 통해 스스로 밸류체인을 형성해가고자 하고 있으며, 이는 미국의 국가안보(경제, 에너지)와 직결되는 사항이기 때문에 해리스가 되었던 트럼프가 되었던 이러한 흐름을 바뀌지 않을 것입니다.
대선 지지율이 해리스와 트럼프가 초박빙으로 흐르면서 대선결과를 예측하기 어렵게 되면서 트럼프 당선 가능성으로 인해 신재생에너지, 2차전지 등에 대해서 부정적 견해가 일부 나타나기도 하는데 이는 미국의 국제전략에 대한 이해부족에서 비롯된 것으로 보여집니다.
트럼프가 되었던 해리스가 되었던 큰 틀에서 탈중국과 리쇼어링, 자체 공급망 완성이라는 흐름은 바뀌지 않을 것입니다. 단지 방법의 차이(보조금과 같은 포지티브 정책을 추진하는 해리스와 관세와 같은 네가티브 정책을 추진하는 트럼프의 접근법의 차이)일 뿐입니다.
결국 미국 내에서 생산을 하는 업체에게 최종적으로 수혜가 돌아간다는 점은 변하지 않을 것이며, 차기 행정부와 관계없이 미국에서 생산을 하는 업체들에 대한 관심은 계속해서 유효할 것이라고 보고 있습니다.
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● 미국 재무부, 미국 내 핵심광물 채굴에도 보조금 지급 (from Reuter, 2024. 10. 25)
미국 재무부는 2024년 10월 24일 태양광 패널, 리튬이온 배터리 및 기타 클린에너지의 미국 생산을 촉진하기 위한 세금공제를 발표하였음.
이번 조치를 통해 미국은 리튬, 코발트 및 기타 중요광물의 생산을 늘리고 중국 및 기타 해외 경쟁국에 대한 의존도를 억제하지 못한다면 미국의 기후변화에 대한 노력이 순조롭게 진행하지 못한다는 미국 행정부의 인식을 반영하고 있음.
미국은 2023년 12월, 조 바이든 대통령의 2022년 IRA법안에 근거하여 미국에서 생산된 제품에 대해 10%의 생산세액공제를 제공하는 “45X 세금공제” 규칙을 발표하였음.
당시 이 규칙의 초안에서 가공을 위한 원자재의 생산 비용은 제외되었는데, 예를 들어 배터리를 생산하기 위한 리튬 가공은 세금공제를 받을 수 있지만, 리튬 채굴은 세금공제를 받지 못하였음.
당시 광산업계는 광물 채굴이 없이는 가공이 불가능하다고 지적하면 해당 조치에 대해서 불만을 제기하였음.
이에 재무부는 이번 조치를 통해, 특정 조건이 충족될 경우 원자재 비용 및 채굴 및 가공비용이 최종 45X 규칙에 따라 세액공제를 받을 수 있게 하였음.
최종 규칙에는 채굴만해서는 적격요건을 충족하지 못하기 때문에 채굴과 가공이 함께 이뤄져야 함. 예를 들어, 미국에는 아직 니켈 제련소가 없기 때문에 미국의 니켈 광산은 자격이 없음.
이번 최종 규칙은 미국에서 채굴을 하는 가공 시설을 소유한 채굴 업체에게 수혜로 작용할 것임.
예를 들어, 리튬광산을 운영하며 수산화리튬 가공을 하는 업체의 경우,
리튬 채굴에 대해 톤당 10%의 세금공제을 받고 또한 수산화리튬 가공에 추가적으로 10%의 세금공제를 받을 수 있음.
이번 조치는 광물 보안 측면에서 미국의 해외 의존도를 바꿀 수 있는 획기적인 조치가 될 것임.
https://www.reuters.com/business/energy/us-treasury-allows-miners-access-clean-energy-manufacturing-subsidy-2024-10-24/
※ 미국 IRA 최종 가이던스 세금공제 대상 및 금액 (1. 배터리 구성요소 및 핵심광물)
미국 재무부는 2024년 10월 24일, 미국 내 적격 부품(구성요소) 생산을 장려하기 위한 IRA에 근거한 첨단 제조업 생산 세금공제에 관한 최종 규정을 발표하였습니다.
적격 구성요소에는 태양광 에너지 부품, 풍력 에너지 부품, 인버터, 배터리 부품 및 핵심 광물이 포함되어져 있습니다.
적격 구성요소들의 세금공제 금액은 다음과 같습니다.
● 적격 배터리 구성요소 (Qualifying battery component)
Qualifying battery component—
(1) In general. Qualifying battery component means electrode active materials, battery cells, or battery modules, each as defined in this paragraph.
적격 배터리 구성요소는 전극활물질, 배터리 셀, 배터리 모듈을 의미함.
○ 배터리 전극활물질 (Electrode Active Materials) : 양극, 음극 재료 및 활성화 물질
Cathode electrode materials. Cathode electrode materials means the materials that comprise the cathode of a commercial battery technology, such as binders, and current collectors (for example, cathode foils).
양극 재료 : 바인더, 집전체(알박) 등
Anode electrode materials. Anode electrode materials means the materials that comprise the anode of a commercial battery technology, including anode foils.
음극 재료 : 집전체(동박) 등
Electrochemically active materials. Electrochemically active materials that contribute to the electrochemical processes necessary for energy storage means battery-grade materials that enable the electrochemical storage within a commercial battery technology. In addition to solvents, additives, and electrolyte salts, electrochemically active materials that contribute to the electrochemical processes necessary for energy storage may include electrolytes, catholytes, anolytes, separators, and metal salts and oxides.
활성화 물질 : 전해질염, 용매, 첨가제, 전해질(액체, 고체), 분리막, 금속염, 산화물 등
▶️ 배터리 전극활 물질 세금공제(Credit) 액수 : 해당 물질 생산과 관련된 비용의 10%
○ 배터리 모듈, 셀
▶️ 배터리 구성요소 세금공제(Credit) 액수
1. 배터리 셀 : kwh 당 35달러
2. 배터리 모듈 (총 용량 7Kwh 이상인 모듈을 의미) : kwh 당 10달러
● 핵심광물 (Critical Minerals)
Section 45X(c)(6) defines applicable critical minerals. The following minerals are eligible for the section 45X credit if converted or purified to specified purities or forms: aluminum, antimony, arsenic, barite, beryllium, bismuth, cerium, cesium, chromium, cobalt, dysprosium, erbium, europium, fluorspar, gadolinium, gallium, germanium, graphite, hafnium, holmium, indium, iridium, lanthanum, lithium, lutetium, magnesium, manganese, neodymium, nickel, niobium, palladium, platinum, praseodymium, rhodium, rubidium, ruthenium, samarium, scandium, tantalum, tellurium, terbium, thulium, tin, titanium, tungsten, vanadium, ytterbium, yttrium, zinc, and zirconium.
주요 핵심광물 : 알루미늄, 코발트, 디스프로슘, 갈륨, 흑연, 리튬, 마그네슘, 망간, 네오디뮴, 니켈, 프라세오디뮴, 사마륨, 터븀, 티타늄, 텅스텐 등
▶️ 핵심광물 구성요소 세금공제(Credit) 액수 : 해당 핵심광물 생산비용의 10%
※ 미국 대선과 미국 태양광 산업
1. 민주당과 공화당 모두 미국 제조업 부흥의 필요성을 강조하고 있으며, 트럼프측은 관세 부과를 노골적으로 언급하며 중국산 제품에 더 높은 관세를 부과할 것이라고 하고 있음.
2. 양 당 어디가 되었던, “리쇼어링을 가속화하고 확대하기 위해 무엇이 가능하고 얼마나 공격적으로 할 것인지”가 관심사일 뿐, 미국의 리쇼어링 정책은 이전에 비해 후퇴하지 않음.
3. 해리스와 트럼프 누가 당선되든 두 행정부 모두 “무역 정책을 강화하고 관세를 강화할 가능성이 높음”
4. 공화당 성향의 주에 대한 태양광 및 ESS 산업 투자를 고려할 때, 이번 선거 이후의 이슈는 “IRA를 어떻게 변경할 것인지가 아니라, 변화하는 무역 및 관세 환경이 공급 측면에서 얼마나 더 큰 병목현상을 야기시킬 것인가”임.
5. 중국의 클린에너지 산업에 대한 공급망 장악을 어떻게 대처할 것인가 하는 “근본적인 합의”에도 불구하고, 민주 공화 양당은 이를 해결하고자 하는 접근방식이 다르며 이로 인해 불확실성이 야기될 수 있음.
6. IRA의 첨단 제조업 세액공제 대상인 12개의 태양광 모듈 생산시설들은 대부분 공화당 성향 또는 스윙스테이트에 위치하고 있음.
이들 태양광 업체들은 미국에 340억 달러를 투자하였으며, 이로 인해 39,000개의 신규일자리가 창출 될 것임.
이들 태양광 업체들은 아시아산 수입품에 대한 연방의 추가 조치를 요구하고 있으며, 이러한 요청은 이번 미국 대통령 선거 승자에 의해 결정될 것임.
7. 중국의 우회수출 통로인 동남아시아 4개국에 대한 상계관세(10월 예비판정 결정) 및 반덤핑관세(11월 예정)을 통해 이들 지역으로부터의 태양광 모듈/셀 수출을 막을 예정이며, 이와 별도로 웨이퍼, 폴리실리콘, 및 기타 원자재에 대한 중국 정부의 보조금 혐의도 제기되고 있음.
8. 미국 내, 비중국 태양광 제조업체들은 태양광 산업 전반(폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 셀, 모듈 및 에너지 프로젝트)에 더 많은 지원과 인센티브를 원하고 있음.
9. 한화큐셀의 미국 내 대규모 태양광 제조시설은 미국에서 제품을 만들어야 한다는데 동의한 지역 및 연방 지도자들의 지지와 함께 이뤄지고 있는 사업임.
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● 미국 태양광 생산시설 확대 및 밸류체인 간의 격차와 지속되는 불확실성 (From S&P Global, 2024. 10. 22)
태양광 업계와 미국 정부 데이터에 따르면, 미국의 태양광 모듈 생산능력은 2022년 8월 IRA가 발효된 이후 5배 증가하였음.
미국은 현재 45GWdc의 모듈 제조 Capa를 보유하고 있으며, 이론적으로 미국의 2025년 신규 태양광 예상 설치량의 대부분을 충족할 수 있는 규모임.
미국 재생에너지 위원회 회장인 Ray Long은 인터뷰에서 “현재 미국의 재생에너지 수요는 매우 높지만, 미국 내 공급이 수요를 따라잡기에는 앞으로 2, 3년의 시간이 더 필요할 것”이라고 말하였음.
IRA는 클린에너지의 확산을 위해 10년 동안 최대 1.2조달러의 세금 인센티브가 포함되어 있음.
IRA의 첨단 제조업 세액공제 대상인 12개의 태양광 모듈 생산시설들은 대부분 공화당 성향 또는 스윙스테이트에 있음.
태양광 에너지 산업 협회에 따르면, 바이든 행정부가 IRA를 발효한 이후 태양광 업체들은 미국에 340억 달러 이상을 투자하였으며, 이로 인해 39,000개의 신규일자리가 창출될 것으로 예상됨.
그러나 대부분의 투자가 태양광 모듈, 트래커, 지지대, 인버터와 같이 공급망의 다운스트림을 구성하는 제품들로 결정질 실리콘 잉곳, 웨이퍼 및 셀 생산시설에 대한 투자는 매우 부족한 상황임.
미국 태양광 업체들은 아시아산 수입품에 대한 연방의 추가 조치를 요구하고 있으며, 이러한 요청은 미국 대통령 선거 승자에 의해 결정될 것임.
민주당과 공화당 모두 미국의 제조업 부흥의 필요성을 강조하고 있지만, 트럼프 전대통령은 관세부과를 노골적으로 언급하며 중국산 제품에 더 높은 관세를 부과할 것을 제안하고 있음.
해리스 부통령은 트럼프의 관세부과정책에 대해 미국인에 대한 “판매세”라며 비판하고 있음.
많은 사람들은 다음 행정부가 리쇼어링을 가속화하고 확대하기 위해 무엇이 가능하고, 얼마나 공격적으로 할 것인지에 대해 기대하고 있음.
미국에서 사업을 운영하는 비중국 태양광 제조업체 모임인 SEMA 연합(Solar Energy Manufacturer for America Coalition)은 태양광 제조업의 업스트림(폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼 등)에 대한 더 많은 지원을 하고, 또한 미국산 제품을 사용하는 에너지 프로젝트에 추가적인 세금공제를 통해 인센티브를 제공할 것을 원하고 있음.
미국 재무부는 2024년 10월 22일, 태양광 잉곳 및 웨이퍼 제조 시설과 장비가 CHIPS법에 따라 25%의 투자 세금공제를 받을 수 있다는 점을 명확히 하였음. 바이든 행정부는 성명에서 “태양광 웨이퍼를 포함한 완전한 공급망”의 개발을 촉진하기 위해 다른 옵션도 평가하고 있다고 밝혔음.
○ 관세 줄다리기
지난 4월 퍼스트솔라, 한화큐셀 및 기타 여러 미국 태양광 제조업체들은 중국에 본사를 둔 동남아 4개국 태양광 업체들로부터 수입되는 태양광 셀에 대해 새로운 관세를 부과해 달라고 미국 정부에 청원하였음.
이에 지난 10월 1일 동남아시아 4개국으로부터 수입되는 태양광 셀에 대한 예비 상계관세가 발표되었음. 또한 11월 말에는 반덤핑 예비판정이 내려질 예정임.
청원을 한 미국 태양광 제조업체들은 또한 웨이퍼, 폴리실리콘 및 기타 원재료도 중국 정부로부터 상당한 보조금을 받고 있다는 혐의도 제기하였음.
S&P 글로벌 원자재 인사이트 보고서에 따르면, 해리스와 트럼프 둘 중 누가 오는 11월에 승리하더라도 두 행정부 모두 “무역 정책을 강화하고 관세를 강화할 가능성이 높다”고 밝혔음.
공화당 성향의 주에 대한 투자를 고려할 때 태양광 및 ESS 산업 모두에서 이번 선거와 관련된 이슈는 “IRA를 어떻게 변경할 것인지가 아니라 무역 및 관세 환경이 공급측면에서 더 큰 병목현상으로 변화할 것인 가”라고 보고서에서는 적고 있음.
중국의 클린에너지 산업 공급망을 어떻게 대처할 것인가 하는 민주, 공화 양 당 사이의 “근본적인 합의”에도 불구하고, 양 당은 많은 불확실성을 야기할 만큼 접근 방식이 다름.
양 당의 대통령 후보들과 마찬가지로 미국 태양광 산업계도 관세 부과의 세부 사항을 놓고 다양한 의견들이 존재함.
지난 9월 미국 무역대표부는 리튬 배터리 및 일부 태양광 제품이 포함된 무역법 301조에 따라 중국산 제품에 대한 관세적용을 정당화하였음. 미국 무역대표부는 태양광 제조 장비에 대한 예외조항을 채택하지 않고, 중국 이외의 지역에서 구매할 수 있다고 말하였음.
몇몇 태양광 및 에너지 개발 업체들은 “이러한 관세를 계속 부과하는 패턴이 미국 내 공급망을 구축하는데 비생산적”이라고 주장하기도 하고 있음.
참고로 위와 같은 주장을 한 Invenergy는 중국 업체인 Longi Green Energy Technology와 합작 투자사인 Illuminate USA를 통해 지난 2월 오하이오주에서 5GW 태양광 모듈 생산시설의 상업적 운영을 시작하였음.
https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/102224-us-solar-manufacturing-soars-but-gaps-and-uncertainty-persist
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
6. 가공재료 생산 - 희토류 분리
가공 재료 생산에는 일반적으로 산화물 형태의 농축된 희토류를 각각의 희토류 원소로 분리하는 희토류 분리와 희토류 산화물 금속환원(정제)가 포함됨.
희토류는 여러 퇴적물에 존재하며, 다양한 희토류가 결합되어 있을 뿐 아니라 다른 광물과도 결합되어져 존재함.
서로 다른 희토류 원소의 화학적 유사성으로 인해 이를 분리하는 것이 매우 어려움.
NdFeB 영구자석은 희토류 특히 Nd, Pr, Dy의 조합이 필요하며 각 희토류의 비율이 자석 특성에 영향을 미침.
Nd와 Pr은 화학적 특성이 유사하여 특히 분리하기가 어려움.
때문에 영구자석에서 분리되지 않은 디디뮴(Didymium ; NdPr 합금)으로 사용되는 경우도 많음.
분리된 Nd를 통해 영구자석에서 원하는 Nd와 Pr의 비율을 조성하기도 함.
혼합 희토류 산화물과 분리되지 않은 여러 희토류들이 포함되어 있는 합금은 니켈-금속 수소화물(NiMH)배터리, 합금, 세라믹과 같은 분야에서 사용되지만 대부분의 NdFeB 영구자석으로 사용하기에는 적합하지 않음.
희토류 분리에 사용되어지는 주요 공정은 용매 추출법임.
추출 공정은 각 광석에 포함되어져 있는 Ce, La, Nd, Pr의 비율이 다르기 때문에 이에 맞게 용액이 설계되어져야 함.
농축된 바스트나사이트는 광물을 용해하기 쉽게 하기 위해 황산 또는 기타 시약으로 고온의 균열을 가하는 것이 필요함. 모나자이트도 비슷한 처리가 필요함.
용매추출과정에 들어가기 전 일반적으로 산화 과정을 통해 소금물에서 Ce를 제거함.
용매추출과정은 잠재적으로 수백 개의 혼합기, 침전기(침강조)가 사용되며, 각 혼합기는 용매와 여려 화학용액이 혼합되는 혼합 챔버와 원심분리기에 의해 가벼운 물질과 무거운 물질로 분리되는 침강(침전) 챔버로 구성됨.
이 공정은 추가 분리공정을 수행하기 전에 먼저 경희토류인 Nd와 Pr 등과 중희토류인 Dy 및 Tb등을 분리함.
이 공정에서는 다량의 산, 부식제, 물이 사용되며, 이로부터 발생되는 폐수처리 비용은 용매구매 비용과 함께 비용의 주요 요인이기 때문에 폐수에서 용매를 재활용하는 기술은 비용 절감과 환경문제를 개선하는데 중요한 역할을 함.
혼합기, 침전기(침강조), 분리기(stripping unit)를 사용하는 과정에서 산과 부식제를 사용하지 않는 방법이 개발되고 있음.
광석을 처리하는 동안 소량의 우라늄과 토륨도 희토류 분리에서 분리해야 하기 때문에 방사성 물질을 처리하는데 추가적인 문제가 발생함.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)
※ 미국 에너지부 발간, 희토류 영구자석 공급망 심층분석 (# 희토류 영구자석 세부 공급망)
● 희토류 영구자석 세부 공급망
1. 원자재 생산
원자재 생산에는 1차 공급원(채굴), 2차 공급원(리사이클링)과 비전통적 공급원에서 생산된 희토류 원소를 직접 또는 광산에서 채굴된 원소와 혼합하고 정제(농축)하는 것을 포함함.
NdFeB 영구자석 제조에서 희토류 원소의 중요성 때문에 희토류 원소 채굴과 정제를 주로 다루고 있지만 고순도 철, 붕소 및 자석 코팅에 사용되는 재료의 생산 또한 다루고 있음.
NdFeB 소결영구자석의 원재료 구성비(중량기준)는 약 30%의 희토류 원소, 69%의 철, 1%의 붕소로 구성되어 있음.
2. 희토류 원소
1) 희토류 원소의 주요 공급원 – 채굴 및 가공
희토류 원소는 란타넘족 원소(원자번호 57에서 71번), 스칸듐 및 이트리움이 포함됨.
희토류는 화학적으로 유사하며 종종 동일한 광물 매장지에서 함께 존재함.
원자량에 따라 두 그룹(경희토류, 중희토류)으로 나뉘며 이는 자연계에서의 매장에도 영향을 끼침.
경희토류는 세륨(Ce), 란탄(La), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm)이 포함되며,
중희토류는 유로퓸(Eu), 가돌리뮴(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lt) 원소가 포함됨.
NdFeB 영구자석은 경희토류인 네오디뮴, 프라세오디뮴과 중희토류인 디스프로슘, 터븀의 조합이 필요함.
현재 대부분의 희토류 원소는 광석 채굴을 통해 생산되고 있음.
희토류는 대게 동일한 매장지에서 함께 발견되므로 부산물로 생산되며, 어느 매장지에서는 주로 경희토류가 포함되어 있고, 다른 곳에서는 중희토류가 포함되어 있음.
광석을 채굴한 다음 분쇄, 자력, 정전기, 부유 분리 등 여러 방법들을 혼합하여 정제하고 희토류 금속 농도를 높임.
2) 희토류 채굴 현황 및 계획
글로벌 희토류 생산량의 대부분은 중국에서 생산되며, 뒤이어 미국, 미얀마, 호주가 뒤 따르고 있음. 그 외 마다가스카르, 러시아, 인도, 브라질 등에서 소량 생산되어지고 있음.
전세계에서 단일 규모로 가장 큰 희토류 공급처는 중국 내몽골 자치구에 있는 Bayan Obo 광산임.
이 광산은 희토류, 철, 니오븀(niobium) 광산으로 Bastnasite(경희토류 플로우로카본산염), Monazite(혼합 희토류 인산염)와 같은 독립 광물과 주로 희토류를 부산물로 채굴하는 산화철 광물을 채굴하는 광산임.
그 외 중국은 주로 쓰촨성 여러 광산에서 경희토류를 생산하고 있음.
중희토류는 대부분 이온성 점토에서 희토류 원소를 생산하는데, 중국 남부와 미얀마에 있는 여러 소규모 광산에서 생산되고 있음.
미얀마 광산에서 채굴된 농축 중희토류는 중국으로 보내져 추가적인 가공을 거침.
중국과 미국 외 지역에서 가장 큰 경희토류 생산지는 호주에 있는 Lynas의 Mt. Weld 광산으로 여러 희토류를 포함하고 있는 광물이 매장된 탄산염 매장지임.
미국에서 경희토류를 함유하고 있는 2종류의 광석은 Bastnasite와 Monazite임.
전세계에서 가장 높은 등급의 바스트네사이트 광석 매장지는 캘리포니아주 Mt.Pass에 위치해 있으며 1950년대부터 개발 되었음.
이 광산과 가공 공장은 여러 석유 및 광산업체들이 운영해 왔다 현재 직전 소유주인 몰리코프의 파산절차로 이를 매입한 MP 머티리얼즈가 운영하고 있음.
바스트네사이트에는 다량의 Ce, La, Nd 및 Pr 그리고 소량의 Sm을 가지고 있지만 경제성 있는 규모의 중희토류는 포함하고 있지 않음.
Ce, La, Nd, Pr의 함유 비율은 약 52%, 30%, 12%, 4%임.
Ce와 La는 글로벌적으로 공급과잉 상태이며 이로 인해 가격이 낮게 유지되고 있어 생산된 모든 Ce와 La를 판매하기가 어려움.
따라서 채굴 및 분리 공정에 필요한 비용은 주로 Nd와 Pr의 매각을 통해 부담해야 함.
USGS에 따르면, 2019년 기준 Mt. Pass의 총 희토류 산화물 생산량은 연간 26,000톤이며 MP 머티리얼즈는 2020년 38,500톤의 Nd, Pr을 생산하였음. 이는 글로벌 Nd, Pr의 약 13%에 해당하는 양임.
하지만 중희토류인 Dy의 생산량은 글로벌 생산량의 0.6%에 불과함.
모나자이트는 미국 남동부의 모래에서 발견되며, 모나자이트에는 토륨과 같은 방사성 물질이 존재하기 때문에 역사적으로 최근까지 폐기물로 취급되었으며, 모나자이트에서 티타늄과 지르코늄을 채굴하곤 하였음.
최근 Chemours와 Energy Fuels와의 계약을 통해 Chemours는 조지아주에서 루타일, 지르콘, 모나자이트 모래를 분리하여 부산물인 모나자이트를 Energy Fuels의 유타 공장으로 본해 혼합 희토류 탄산염을 생산하고 있음.
Energy Fuels는 주료 우라늄을 생산하는 업체로 모나자이트에서 나오는 방사성 토륨과 우라늄을 가공할 수 있음.
모나자이트는 일반적으로 Ce와 La가 많이 함유되어 있으며, 일부 Nd, Pr과 소량의 중희토류를 포함하고 있음.
미국 남동부에서 생산되는 모나자이트는 일반적으로 희토류 함량이 약 55%, NdPr산화물의 약 22%를 차지하고 있음.
연간 약 2,500톤의 모나자이트가 Chemours와 Energy Fuels에 의해 생산(목표 출하량)되어 글로벌 희토류 산화물 생산량의 약 0.7% 규모임.
Energy Fuel은 타 지역에서도 모나자이트를 추가로 생산하여 연간 15,000톤으로 생산량을 늘리는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 글로벌 생산량의 약 4%에 해당하는 Nd/Pr 생산량임.
미국 정부는 다양하고 광범위한 광산 개발 프로젝트를 통해 전세계에 희토류 채굴 능력을 추가하는 것을 목표로 하고 있음.
미국 기술금속연구소(Technology Metals Research)는 2015년 11월 기준 공식적으로 희토류 자원이 있는 58개의 매장지를 확인하였음.
미국 내 매장지는 Round Top, Bear Lodge, Bokan Mountain과 La Paz 등이 있음.
미국 외 지역에 있는 잠재력이 높은 매장지 후보로는 캐나다의 Nechalacho, 호주의 Browns Range, 칠레의 Penco가 있음.
많은 희토류 광산이 자원 개발에 필요한 자금을 확보하는데 어려움을 겪고 있지만 일부 프로젝트들은 개발단계에 들어서기도 하였음.
중희토류의 채굴 및 분리정제는 현재 중국과 미얀마의 이온성 점토로 제한되어 있기 때문에 고농도의 중희토류가 함유된 프로젝트들이 큰 관심을 끌고 있음.
칠레에서도 이온 점토 광상이 개발되고 있지만 현재 분리시설은 포함되어 있지 않으며, 계획된 속도로 개발이 진행되어도 이는 여전히 글로벌 Dy 생산량의 약 2%에 불과한 수량임.
중희토류의 잠재적 광산/광상은 텍사스의 Round Top, 호주의 Brown Range, 알라스카의 Bokan Mountain이 있으나 이러한 곳들에서 채굴되는 광석에서 중희토류를 생산하는 것은 이온 점토보다 더 어렵기 때문에 지금까지 상업성을 확보하기 어려웠음.
미국 중희토류는 2019년 예비 경제성 평가에서 제안한 규모를 고려할 경우 글로벌 디스프로슘 산화물(Dy Oxide) 공급량의 약 8%를 생산할 수 있는 텍사스 Round Top 광산 개발에 희망을 품고 있음.
기존 바스트나사이트 및 모나자이트 매장지는 중희토류의 함유량이 적기 때문에 이 곳들로는 미국이 원하는 공급망 공백을 메울 수가 없음.
여전히 새로운 프로젝트들이 진행되고 있기 때문에 상기 기술된 프로젝트가 전체를 대표하는 것은 아님.
자료인용 : 미국 에너지부 발간 “희토류 영구자석 공급망 심층분석” (2022. 02. 24)