더 크고 더 강력해진 중국의 배터리

중국 남동부의 한 생산 라인에서 기계들이 사람 머리카락 굵기의 20분의1에 불과한 두께 5마이크론짜리 구리 리본 위에 검은색 전극 물질 슬러리를 도포한다.

라인을 따라 조금 더 내려가면 인공지능(AI) 품질 검사 시스템이 감독하는 로봇들이 레이저로 이 띠를 자르고 롤 형태로 감은 뒤 23톤 무게에 달하는 힘으로 압착해 배터리 셀로 만들어낸다.

이 공장은 세계 최대 배터리 제조사이자 전기차 산업의 거인인 CATL의 닝더宁德 본사에 자리 잡고 있다.

하지만 이 셀들이 들어갈 대규모 저장용 배터리의 행선지는 도로가 아니라 에너지 산업 현장이다. 세계 에너지 감시 기구인 국제에너지기구(IEA)에 따르면 이는 오늘날 가장 빠르게 성장하는 전력 기술이다.

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CATL을 비롯한 중국 제조사들은 배터리 비용을 낮추고 기반 기술을 개선함으로써 태양광 및 풍력 에너지의 오랜 난제에 해답을 제시했다. 바로 해가 비치거나 바람이 불 때만 전력을 생산한다는 간헐성 문제다.

중국산 배터리를 사용하는 시스템은 이제 해가 진 뒤에도 오랫동안 태양광 전력을 저장할 수 있어, 지금까지 24시간 전력 공급을 뒷받침해 온 화석연료 발전의 필요성을 허물고 있다.

"이것이 바로 결정적인 변화예요." 베테랑 에너지 애널리스트이자 컨설턴트인 마이클 리브라이히Michael Liebreich는 말한다. 전력 공급의 대부분을 간헐적인 풍력과 태양광에 의존한다는 것은 불가능해 보이지만 "값싼 배터리가 있다는 사실을 깨닫는 순간" 이야기가 달라진다고 그는 설명한다.

싱크탱크 엠버Ember에 따르면 전력망 규모의 에너지 저장 시스템에 쓰이는 배터리 팩 비용은 지난해에만 45% 하락했다. 올해 들어서는 글로벌 리튬 공급이 빠듯해지면서 가격이 소폭 상승했다. 하지만 전 세계에 설치된 대규모 배터리의 저장 용량은 현재 5년 전보다 11배나 커졌다고 IEA는 분석한다.

미국과 이란의 전쟁으로 천연가스 비용이 급등해 각국이 타격을 입고 데이터센터발 전력 수요 증가가 예고되면서 재생에너지 투자 동력은 한층 더 빨라졌다. S&P글로벌 애널리스트들에 따르면 올해 설치될 대규모 배터리는 2025년보다 40% 늘어날 전망이다.

그러나 전력 저장 장치의 폭발적 성장은 그 자체로 새로운 에너지 안보 우려를 낳았다. 미국부터 유럽연합(EU)에 이르기까지 각국 정부는 중국산 장비에 대한 의존도를 경계하고 있다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스Benchmark Mineral Intelligence에 따르면 중국 제조사들은 대규모 저장용 배터리의 95%를 차지한다.

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이 부문의 급성장은 저탄소 에너지의 지배적 강자로서 중국의 입지를 강화하는 동시에, 풍력 및 태양광 발전 장비 같은 인접 시장에서도 중국 기업들의 기회를 배가시키고 있다.

또한 전 세계의 전력 시스템도 바꾸어 놓고 있다. "우리가 분석한 모든 시나리오에서 재생에너지 기반 시스템으로의 전환이 나타나고 있습니다." 각국 정부와 투자자들이 예의주시하는 장기 에너지 시장 모델링을 총괄하는 브렌트 배너Brent Wanner IEA 전력부문장은 말한다. "배터리 저장 장치는 그러한 시스템을 하나로 묶어주는 일종의 접착제 역할을 합니다."

중국의 배터리 약진

중국 배터리 저장 산업 호황의 씨앗은 2012년 집권한 시진핑 국가주석이 "생태문명" 건설을 공언한 이후 수년간에 걸쳐 뿌려졌다.

중국 정부는 에너지 안보를 강화하고 도시 오염을 해결하며 글로벌 성장 잠재력을 지닌 분야에서 전략적 우위를 점하기 위해 재생에너지 투자 지원을 늘렸다. 그 결과 태양광과 풍력 발전이 급증했고, 이는 제조 역량 확대와 비용 절감으로 이어져 전 세계적인 재생에너지 기술 설치 붐을 일으켰다.

동시에 중국 정부는 자국의 배터리 기술력을 활용하고 오랫동안 경쟁에서 고전해 온 자동차 산업의 경쟁력을 키우기 위해 전기차에 막대한 보조금을 지급하기 시작했다.

이러한 정책은 CATL의 부상을 촉진했다. 2011년 전기차 배터리 제조를 위해 설립된 이 회사는 창업자 쩡위췬Robin Zeng 회장이 자란 곳 인근의 이름 없는 어촌 마을 닝더에 기반을 두고 있다.

오늘날 이 회사는 전 세계 전기차 배터리의 40%를 생산한다. 현재 중국 신차 승용차 판매에서 플러그인 차량이 차지하는 비중은 거의 3분의2에 달한다.

하지만 이는 배터리 산업의 한 단면에 불과하다. 2021년 무렵 중국 정부는 태양광 및 풍력 발전소가 전력망이 흡수할 수 있는 수준보다 훨씬 많은 전기를 생산하면서 막대한 양의 재생에너지가 버려지고 있다는 사실을 분명히 인식하게 되었다.

이에 따라 중국 정부는 전력망에 대규모 배터리 저장 장치를 보급하기 위한 전략적 추진에 나섰다. 중국 전역의 상당수 지역에서 신규 풍력 및 태양광 발전소 승인 조건으로 개발사들에 대규모 저장 시설의 건설 또는 위탁 운영을 의무화했다.

여기서도 CATL이 선두에 섰다. 현재 CATL에서 가장 빠르게 성장하는 사업 부문은 대규모 에너지 저장 시스템(ESS)용 셀 생산이다. 이 회사는 올해 상반기 전 세계 대규모 저장 시스템용 셀 판매의 22%를 차지하며 중국 안팎에서 시장 선두 주자로 자리매김했다.

에너지 업계 회원단체인 에너지연구소(EI)에 따르면 국가 주도의 추진에 힘입어 중국의 배터리 저장 용량은 2020년 2.4기가와트(GW)에서 지난해 말 140GW 이상으로 급증했다. 올해 상반기 중국 전체 발전량에서 석탄이 차지하는 비중은 사상 처음으로 50% 아래로 떨어졌다.

중국의 대규모 배터리 기술 수출 역시 급증했다. 블룸버그NEF 연구원들은 올해 중국 이외 지역에서 지난해보다 65% 늘어난 84.6GW 규모의 신규 배터리 저장 용량이 추가될 것으로 추산한다.

"이는 명백한 글로벌 추세예요." 자산운용사 브룩필드의 에너지 부문 최고투자책임자(CIO) 제 베바이나Jeh Vevaina는 말한다. "유럽이든 미국이든 아시아든, 우리가 사업을 영위하는 모든 시장에서 이러한 현상을 목격하고 있어요."

아부다비 남쪽의 작열하는 광활한 사막에서는 60억 달러(8조6000억 원) 규모의 발전소 건설이 한창이다. 유럽의 200만 가구 이상이 사용하는 평균 전력 수요와 맞먹는 1GW의 출력을 24시간 내내 공급하도록 설계된 시설이다. 중국 기업 BYD와 선그로우Sungrow가 설치한 거대한 배터리 단지는 90㎢에 걸쳐 펼쳐진 수백만 개의 패널에서 낮 동안 생산된 잉여 태양광 전력을 흡수한 뒤 해가 지면 이를 방출하게 된다.

이 발전소의 개발사인 국영 청정에너지 기업 마스다르Masdar는 이를 타 지역 유사 프로젝트의 청사진으로 제시하고 있다. 이는 이전에는 불가능해 보였던 수준으로 저비용 재생에너지 도입을 확대할 전망을 열어주고 24시간 "기저부하" 전력을 공급하기 위해 화석연료 발전소에 계속 투자해야 한다는 명분을 약화시킨다.

"우리 업계는 재생에너지가 간헐적이라는 사실 때문에 늘 어려움을 겪어 왔어요." 모하메드 자밀 알 라마히 마스다르 최고경영자(CEO)는 말한다. "이 프로젝트는 재생에너지가 기저부하 해결책이 될 수 있다는 역량을 입증해요."

지난 5월, 170개 이상 국가 정부를 회원으로 둔 국제재생에너지기구(IRENA)는 재생에너지와 저장 장치를 결합한 하이브리드 발전소의 비용이 크게 하락했다고 밝혔다. 그 결과 세계 여러 지역에서 화석연료 발전소와 동등하거나 더 낮은 비용으로도 그에 맞먹는 통상적인 신뢰성을 갖춘 "안정적인" 24시간 전력 공급이 가능해졌다는 것이다.

인도 정부는 지난 8월 석탄 발전소의 통상적인 공급 수준에 맞추는 조건으로 24시간 공급되는 재생에너지 입찰을 실시했다. 이를 통해 최근 체결된 석탄 발전 계약보다 더 낮은 비용으로 1GW 규모의 태양광 및 저장 용량을 확보했다.

현재 인도에는 중국산 배터리가 대거 보급되고 있다. 에너지 리서치 기업 메르콤인디아Mercom India에 따르면 인도는 올해 상반기에만 2025년 말 기준 누적 총량의 7배에 달하는 신규 전력 저장 용량을 추가했다. 이러한 증가분의 상당수는 아다니 그룹이 건설한 거대 단일 태양광·저장 프로젝트에서 비롯됐다. 이 그룹의 창업자 가우탐 아다니 회장은 나렌드라 모디 총리의 청정에너지 정책을 뒷받침하겠다고 공언한 바 있다.

인도 정부는 현재 신규 태양광 및 풍력 발전소를 지을 때 저장 장치 설치를 의무화하는 규제를 계획하고 있는데 이는 중국의 저장 산업 도약을 이끌었던 규정과 유사하다. 기후 활동가들은 이 조치가 탄소 배출이 가장 많은 화석연료인 석탄에 대한 인도의 높은 의존도를 낮추기를 기대하고 있다.

"2~3년만 더 지켜보세요… 이 모든 설비가 갖추어지면 석탄 발전 수요가 감소하는 모습을 보게 될 거예요." 인도 최대 친환경 에너지 개발사 중 하나인 리뉴ReNew의 수만트 싱하Sumant Sinha CEO는 말한다.

'장비는 안전하다'

이제 중국 배터리 제조사들은 확고한 우위를 점하고 있다.

닝더는 올해 유엔 세계지식재산기구(WIPO)가 발표한 세계에서 가장 "혁신 집약적인" 지역 순위에서 영국 케임브리지와 미국 매사추세츠주 보스턴-케임브리지 클러스터 사이에 이름을 올리며 3위를 차지했다. 이러한 성과에는 주요 경쟁사들의 합계를 웃도는 CATL의 6만 건 넘는 특허 출원이 반영됐다. 한편 쩡 회장은 500억 달러(71조5000억 원)의 재산을 보유해 중국 4위 부호에 올랐다.

하지만 CATL을 비롯한 중국 기업들은 이제 스스로 거둔 성공의 희생양이 될 위험에 처해 있다. 재생에너지 전환에서 이 기술의 중요성이 갈수록 커지자, 주요 시장의 당국자들은 단일 국가 공급망에 대한 의존도와 중국 정부의 개입 가능성에 경각심을 갖기 시작했다.

9월 초 짐 팔리 포드 CEO는 숀 더피 미국 교통부 장관으로부터 포드와 CATL의 파트너십에 대해 "깊은 우려"를 표명하는 강경한 어조의 서한을 받았다.

조 바이든 행정부 시절 포드는 전기차 기술에 대규모 투자를 시작했으나, 도널드 트럼프 대통령이 재집권하면서 바이든 전 대통령의 산업 지원 정책을 폐기해 버렸다.

지난 12월 포드는 유휴 자동차 배터리 생산 설비를 기반으로 20억 달러(2조9000억 원)를 투입해 신규 사업에 진출한다고 발표했다. CATL과의 라이선스 계약을 통해 고정형 배터리 저장 시스템을 생산한다는 계획이었다. "배터리 저장 장치의 성장이… 폭발하고 있다는 점에는 의심의 여지가 없어요." 팔리 CEO는 지난 8월에 말했다.

포드의 전략은 이제 정부의 반대에 부딪혔다. 더피 장관의 서한은 "외국 적대 세력의 기술에 대한 의존"을 경고했다. 이는 통신 인프라 업체 화웨이부터 소셜미디어 앱 틱톡에 이르기까지 중국 기업들을 규제해온 미국 정부가 중국 기술의 진입에 맞서고 있음을 보여주는 최신 사례다.

지난 8월 트럼프 대통령은 국가 안보를 이유로 미국 전력망에서 중국과 연계된 배터리 저장 장비를 차단할 권한을 에너지부에 부여했다.미국 정부는 또한 배터리 저장 장치에 대한 세액공제 규정을 개정해 미국 기업들이 사용할 수 있는 중국산 장비의 물량을 사실상 제한했다.

일부 미국 당국자들은 중국산 저장 장비에 원격으로 제어하거나 전원을 끌 수 있는 칩이 내장되어 있을 가능성이 있다고 주장한다. 유럽연합(EU)에서도 유사한 우려가 제기되면서 당국은 중국을 포함한 "고위험" 국가의 특정 핵심 부품을 사용하는 저장 프로젝트에 대해 공적 자금 지원을 제한하는 조치에 나섰다.

세계 최대 규모의 대형 배터리 시스템 공급사 중 하나인 선그로우의 억만장자 창업자 차오런셴Cao Renxian 회장은 이러한 우려가 근거 없는 것이라고 일축한다. "이는 무역 문제이지 안전 문제가 아니에요." 차오 회장은 중국 동부 안후이성에 위치한 본사에서 말한다. "장비가 안전하다는 사실은 우리 모두가 알고 있어요."

CATL, BYD 등 동종 업계 기업들과 마찬가지로 선그로우 역시 유럽 대륙에 대규모 제조 시설을 구축함으로써 중국산 수입품에 대한 과도한 의존을 우려하는 유럽의 시각을 불식시키고자 노력하고 있다. 그러나 미국에서는 규제가 강화됨에 따라 매출이 점진적으로 감소할 것으로 내다보고 있다.

미국의 단속으로 인해 저장용 배터리 가격이 훨씬 더 비싼 한국의 삼성SDI나 LG에너지솔루션 같은 대체 공급업체의 장비에 대한 의존도가 높아질 수밖에 없다고 에너지 컨설팅 기업 우드매킨지의 배터리 저장 장치 애널리스트 안나 다르마니Anna Darmani는 분석한다.

그럼에도 미국 정부 산하 에너지정보청(EIA)은 전력 회사들이 데이터센터발 전력 수요 증가에 대응하기 위해 나서면서 미국 전력망의 배터리 저장 용량이 2025년에서 2027년 사이 두 배로 늘어나는 등 급증세를 이어갈 것으로 전망한다. 미국 최대 저장 프로젝트 개발사 중 하나인 주피터파워Jupiter Power의 앤디 보먼Andy Bowman CEO는 배터리 저장 장치가 "신규 수요를 충족하기 위해 당길 수 있는 사실상 유일한 핵심 수단"이라고 말한다.

AI 전력 수요 급증은 오늘날 배터리 저장 기술의 한계를 드러내기도 했다. 미국 데이터센터 개발사들은 현장 자체 발전에도 투자하고 있는데 재생에너지와 배터리 비용 하락에도 불구하고 대부분 가스 발전 형태를 취하고 있다.

"대규모 재생에너지와 저장 장치를 함께 구축하는 데 필요한 재생에너지 자원과 부지 면적의 적절한 조합이 모든 곳에 갖춰져 있지는 않아요." 루시아 톈Lucia Tian 구글 첨단 에너지 기술 이사는 말한다.

또 다른 우려는 리튬이온 배터리 저장 시스템이 통상 한 번에 몇 시간 동안만 전력을 공급하도록 설계되어 있다는 점이다. 이는 태양광이나 풍력 발전량이 유독 저조한 시기에 완벽히 대비할 만큼 충분한 용량을 구축하는 것이 "경제적으로 버거운 일"이 될 수 있음을 뜻한다고 톈 이사는 설명한다.

그럼에도 톈 이사는 구글이 신규 데이터센터 전력의 상당 부분을 재생에너지 발전 및 저장 시설을 통해 조달할 것이라고 덧붙인다. 구글은 또한 훨씬 더 긴 시간 동안 전력을 공급할 수 있는 대안적인 "장주기long-duration" 저장 기술에도 투자할 계획이다. 이미 철의 산화와 환원 반응을 이용해 한 번에 최대 100시간까지 에너지를 저장하는 폼 에너지Form Energy와 압축 이산화탄소 기반 시스템을 사용하는 이탈리아의 에너지 돔Energy Dome에 저장 프로젝트를 발주했다.

하지만 중국 배터리 제조사들은 가장 큰 기술적 도약은 아직 오지 않았다고 입을 모은다.

지난 9월 CATL은 리튬 대신 풍부한 광물인 나트륨을 사용하는 배터리가 탑재된 전력 저장 장치의 상업용 인도를 시작했다. "생산량이 늘어나면 리튬보다 훨씬 더 저렴해질 것으로 기대합니다." 니쥔 CATL 최고제조책임자(CMO)는 말한다.

리튬이온 기술의 발전 또한 저장 시스템이 전력을 공급할 수 있는 지속 시간을 늘리고 있다.

지난 6월 상하이에 본사를 둔 인비전 그룹Envision Group은 현재 시장 표준인 약 4시간 용량을 훌쩍 뛰어넘어 최대 16시간까지 저장할 수 있도록 설계된 새로운 시스템을 출시했다. 이 회사는 네이멍구에서 현장 재생에너지와 배터리 저장 장치로 가동되는 중국 최대 규모의 AI 데이터센터를 개발하고 있다.

인비전 창업자 장레이Zhang Lei 회장은 중국산 장비 의존에 대한 비이성적 두려움만 극복한다면 이러한 프로젝트가 전 세계에 본보기가 될 수 있다고 주장한다.

"지속가능할 뿐만 아니라 비용 경쟁력도 대단히 뛰어난" 에너지 기술을 만들어냈다는 점에서 "중국은 존중받아 마땅하다"고 장 회장은 강조한다.