중국의 더 크고 더 나은 배터리
세계에서 가장 빠르게 성장하는 전력 기술로, 베이징이 압도적 우위를 점하고 있다
중국 남동부의 한 생산 라인에서는 기계가 두께 5마이크론, 인간 머리카락 굵기의 20분의 1에 불과한 구리 스트립 위에 전극 소재로 만든 검은 슬러리를 발라 바른다.
라인을 더 내려가면 AI 품질 검사 시스템이 감시하는 로봇 팀이 레이저로 이 스트립들을 절단하고 롤 형태로 감은 뒤 23톤 무게에 상당하는 힘으로 압착해 배터리 셀로 만든다.
이 공장은 세계 최대 배터리 생산업체이자 전기차 산업의 거인인 CATL의 닝더 본사에 자리해 있다.
하지만 이 셀들이 들어갈 대용량 저장 배터리의 목적지는 세계의 도로가 아니라 에너지 부문이다. 세계 에너지 감시 기구인 국제에너지기구(IEA)에 따르면 이는 오늘날 가장 빠르게 성장하는 전력 기술이다.
배터리 비용을 크게 낮추고 기반 기술을 개선함으로써 CATL을 비롯한 중국 제조업체들은 태양광과 풍력 에너지의 오랜 난제, 즉 간헐성에 대한 해답을 제시해 왔다. 다시 말해 태양이 빛나거나 바람이 불 때에만 전력을 생산할 수 있다는 사실이다.
예를 들어 중국산 배터리를 사용하는 시스템은 이제 일몰 후 한참 뒤까지 태양광 전력을 저장할 수 있어, 그동안 하루 24시간 전력 공급을 보장해 온 화석연료 발전의 필요성을 약화시키고 있다.
"이것이 바로 핵심입니다"라고 베테랑 에너지 분석가이자 컨설턴트인 마이클 리브라이히(Michael Liebreich)는 말한다. 그는 간헐적으로 공급되는 풍력과 태양광 전력에 전력 공급의 대부분을 의존하는 일은 "저렴한 배터리가 있다는 사실을 깨닫기 전까지는" 비현실적으로 보인다고 말한다.
싱크탱크 엠버(Ember)에 따르면, 계통 규모 저장 시스템에 쓰이는 배터리 팩의 비용은 지난해 한 해 동안만 45% 하락했다. 올해는 전 세계적인 리튬 공급 부족으로 가격이 소폭 오르기도 했다. 하지만 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계에 설치된 대규모 배터리의 저장 용량은 현재 5년 전 수준의 11배에 달한다.
미국과 이란 간의 전쟁으로 천연가스 비용이 치솟아 각국이 그 고통에 시달리는 가운데, 데이터센터의 수요에 대비하려는 움직임과 맞물려 재생에너지 투자에 대한 모멘텀이 빨라지고 있다. S&P 글로벌(S&P Global)의 애널리스트들에 따르면, 올해 설치될 대규모 배터리는 2025년보다 40% 더 많을 것으로 전망된다.
하지만 전력 저장 붐은 그 자체로 에너지 안보에 대한 우려를 낳고 있다. 워싱턴부터 브뤼셀에 이르는 각국 정부는 중국산 장비에 대한 의존을 경계하고 있다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스(Benchmark Mineral Intelligence)에 따르면 대규모 저장 배터리의 95%가 중국 생산 업체의 것이다.
이 분야의 급속한 성장은 저탄소 에너지 분야의 지배적 세력으로서 중국의 위상을 강화하고 있으며, 풍력·태양광 발전 장비와 같은 인접 시장에서 중국 기업들에게 더 많은 기회를 안겨주고 있다.
또한 전 세계의 전력 시스템도 바꾸어가고 있다. “우리는 모든 시나리오에서 재생에너지 기반 시스템으로의 전환을 보고 있습니다”라고 국제에너지기구(IEA)의 전력 부문 책임자 브렌트 와너(Brent Wanner)가 말했다. IEA의 장기 에너지 시장 모델링은 정부와 투자자들의 주목을 받고 있다. “배터리 저장은 이러한 시스템을 하나로 묶어주는 일종의 접착제라고 할 수 있습니다.”
중국의 배터리 급성장
중국 배터리 에너지저장 붐의 씨앗은 시진핑 주석이 2012년 집권한 뒤 "생태문명" 건설을 약속하면서 몇 년에 걸쳐 뿌려졌다.
정부는 에너지 안보를 강화하고 도시 오염에 대응하며 글로벌 성장 잠재력을 지닌 분야에서 전략적 우위를 확보하기 위해 재생에너지 투자에 대한 지원을 늘렸다. 이에 따라 태양광과 풍력 발전이 크게 급증했고, 이는 제조 능력 확대와 비용 하락을 뒷받침하며 전 세계적인 재생에너지 기술 설치 붐을 부채질했다.
같은 시기 중국 정부는 전기차에 대한 대규모 보조금 지급을 시작했다. 이는 중국의 배터리 기술력을 활용하고 오랫동안 경쟁에 어려움을 겪어온 자동차 부문에서 경쟁력을 키우려는 것이었다.
이는 CATL(닝더시대)의 부상을 부채질했다. 2011년 전기차용 배터리 제조를 위해 설립된 이 회사는 창업자 로빈 정(쩡위췬)이 자랐던 곳 근처의 이름 없는 어촌인 닝더에 자리 잡고 있다.
오늘날 이 회사는 세계 전기차 배터리의 40%를 생산한다. 이제 플러그인 차량은 중국 신규 승용차 판매의 거의 3분의 2를 차지한다.
하지만 이는 배터리 부문의 한 측면일 뿐이다. 2021년까지 중국 정부는 태양광과 풍력 발전소가 전력망이 흡수할 수 있는 양보다 훨씬 많은 전기를 생산하면서 막대한 양의 재생에너지 전력이 낭비되고 있다는 사실을 분명히 인식하게 되었다.
이에 정부는 전력망에 배터리 저장 장치를 대규모로 구축하기 위한 전략적 추진에 나섰다. 중국 전역의 많은 지역에서 개발업체들은 신규 풍력·태양광 발전소의 승인 조건으로 대규모 저장 시설을 건설하거나 구축하도록 요구받았다.
CATL 역시 이러한 노력의 최전선에 서 있다. 오늘날 이 회사에서 가장 빠르게 성장하는 사업 부문은 대규모 에너지 저장 시스템용 셀 생산이다. 이 회사는 올해 상반기 이러한 시스템용 셀의 글로벌 판매에서 22%를 차지하며 중국 국내외 시장의 선두기업으로 자리매김했다.
회원제 업계 단체인 Energy Institute에 따르면, 정부의 이러한 추진의 결과로 중국의 배터리 저장 용량은 2020년 2.4기가와트에서 지난해 말에는 140GW를 넘어서는 수준으로 확대되었다. 올해 상반기 중국 발전량에서 석탄이 차지하는 비중은 사상 처음으로 50% 미만으로 떨어졌다.
중국의 대규모 배터리 기술 수출 또한 급증하고 있다. BloombergNEF의 연구진은 올해 중국 외 지역에 84.6GW의 신규 배터리 저장 용량이 추가될 것으로 추산하며, 이는 지난해보다 65% 높은 수치다.
"이는 분명히 글로벌 트렌드입니다"라고 자산운용사 브룩필드(Brookfield)의 에너지 부문 최고투자책임자 제이 베바이나(Jeh Vevaina)는 말했다. "유럽, 미국, 아시아 등 우리가 사업을 하는 모든 시장, 정말 어디에서나 이런 현상을 목격하고 있습니다."
아부다비 남쪽에 펼쳐진 뙤약볕 내리쬐는 광활한 사막에서는 60억 달러 규모의 발전소 건설이 한창이다. 이 발전소는 하루 종일 1GW의 전력 출력을 공급하도록 설계되었으며, 이는 유럽 가구 200만 곳이 넘는 평균 전력 수요에 해당하는 규모다. 중국 기업 BYD와 Sungrow가 설치한 거대한 배터리 어레이는 낮 동안 90제곱킬로미터에 걸쳐 펼쳐진 수백만 개의 패널에서 잉여 태양광 전력을 흡수한 뒤 해가 지면 이를 방출한다.
이 발전소의 개발사인 국영 청정에너지 기업 마스다르(Masdar)는 이를 다른 지역의 유사 프로젝트를 위한 청사진으로 제시하고 있다. 이는 이전에는 가능해 보이지 않았던 수준 이상으로 저비용 재생에너지 전력의 보급 가능성을 열어주며, 하루 24시간 '기저부하' 전력을 공급하기 위한 화석연료 발전소에 대한 지속적인 투자 필요성을 약화시킨다.
"재생에너지가 간헐적이라는 사실은 업계가 항상 직면해온 과제였습니다"라고 마스다르의 최고경영자 모하메드 자밀 알라마히(Mohamed Jameel Al Ramahi)는 말했다. "이 프로젝트는 재생에너지가 기저부하 해결책이 될 수 있는 능력을 보여줍니다."
지난 5월, 170개국이 넘는 국가 정부가 회원으로 참여하는 국제재생에너지기구(International Renewable Energy Agency)는 재생에너지와 저장설비를 결합한 하이브리드 발전소의 비용이 크게 하락해 세계 여러 지역에서 이들이 동등하거나 더 낮은 비용으로 화석연료 발전소가 달성하는 일반적인 신뢰성 수준에 필적하는 '안정적인' 종일 전력 공급을 제공할 수 있다는 조사 결과를 발표했다.
인도에서는 정부가 지난 8월 하루 종일 공급되는 재생에너지 전력에 대한 입찰을 진행했으며, 입찰자들은 석탄발전소의 일반적인 공급 수준에 부합하도록 요구받았다. 그 결과 최근의 석탄발전 계약보다 낮은 비용으로 1GW의 태양광 및 저장 용량을 확보했다.
에너지 조사기관 Mercom India에 따르면 중국산 배터리가 현재 인도에서 대규모로 보급되고 있으며, 인도는 올해 상반기에 2025년 말 총 보유량의 7배에 달하는 신규 전력 저장 설비를 추가했다. 이러한 증가의 상당 부분은 아다니 그룹이 건설한 거대한 태양광·저장 통합 프로젝트 하나에서 비롯된 것으로, 아다니 그룹의 창업자 가우탐 아다니는 나렌드라 모디 총리의 청정에너지 추진을 지원하겠다고 약속한 바 있다.
정부는 현재 신규 태양광·풍력 발전소에 저장 설비를 함께 설치하도록 의무화하는 규제를 계획하고 있으며, 이는 중국의 에너지 저장 시장 이륙을 견인한 규정과 유사하다. 기후 운동가들은 이를 통해 탄소 집약도가 가장 높은 화석 연료인 석탄에 대한 인도의 높은 의존도가 낮아지기를 희망하고 있다.
인도 최대의 녹색에너지 개발업체 중 하나인 ReNew의 최고경영자 수만트 신하는 “2~3년만 더 지나면 … 이 모든 것이 갖춰졌을 때 석탄 기반 전력 수요의 감소를 보기 시작할 수 있을 것”이라고 말했다.
장비는 안전하다
중국의 배터리 제조업체들이 이제 완연한 우위를 점하고 있다.
닝더는 올해 유엔 세계지식재산권기구(WIPO)가 발표한 세계에서 가장 ‘혁신 집약적’인 지역 순위에서 3위를 차지하며 영국의 케임브리지와 미국 매사추세츠주의 보스턴-케임브리지 클러스터 사이에 자리했다. 이 영예는 CATL이 출원한 6만 건이 넘는 특허가 반영된 결과로, 이는 최대 경쟁사들의 합산 특허 수를 웃돈다. 한편 증( Zeng)은 재산 500억 달러를 보유한 중국 4위의 부자이다.
그러나 이제 CATL 등은 자신들의 성공으로 인해 오히려 피해를 입을 위험에 처해 있다. 이 기술이 재생에너지 전환에 갈수록 중요한 것으로 여겨지면서, 주요 시장의 관계자들은 단일 국가에 대한 공급 의존과 베이징의 개입 가능성에 경각심을 갖게 되었다.
지난 9월 초, 포드 최고경영자 짐 팔리는 미국 교통장관 숀 더피로부터 강경한 어조의 서신을 받았다. 이 서신은 이 자동차업체가 CATL과 맺은 파트너십에 대해 “지대한 우려”를 표명했다.
조 바이든 대통령 재임 기간 포드는 전기차 기술에 대규모 투자를 시작했지만, 도널드 트럼프가 재집권하면서 바이든의 산업 지원 정책은 폐기되고 말았다.
지난 12월 포드는 유휴 상태의 자동차 배터리 생산 역량을 바탕으로 20억 달러를 들여 신규 사업 분야인 정지형 배터리 저장 시스템에 진출하겠다고 발표했다. 이 시스템은 CATL과의 라이선스 계약에 따라 생산될 예정이다. 팔리는 지난 8월 “배터리 저장 산업의 성장이 … 폭발적으로 이루어지고 있다는 것은 의심할 여지가 없다”고 말했다.
그러나 포드의 전략은 이제 정부의 반대에 부딪혔다. 더피의 서신은 “외국 적성국 기술에 대한 의존”을 경고했다. 이는 통신 인프라 업체 화웨이부터 소셜미디어 앱 틱톡에 이르기까지 기업들에 대한 이전의 제재에 이어, 중국 기술의 침투에 맞서는 워싱턴의 저항이 드러난 최근 사례다.
지난 8월 트럼프는 국가안보를 이유로 중국과 연계된 배터리 저장 장비를 미국 전력망에서 차단할 권한을 에너지부에 부여했다. 워싱턴은 또한 배터리 저장 장비 세액공제 관련 규정을 개정해, 사실상 미국 기업들이 사용할 수 있는 중국산 장비의 양을 제한했다.
일부 미국 관계자들은 중국산 저장 장비에 원격으로 제어하거나 끌 수 있는 칩이 포함되어 있을 가능성이 있다고 말한다. EU에서도 비슷한 우려가 나오고 있으며, 당국은 중국을 포함한 “고위험” 국가산 특정 핵심 부품을 사용하는 저장 프로젝트에 대한 공공 자금 지원을 제한하는 조치에 나섰다.
세계 최대 규모의 대형 배터리 시스템 공급업체 중 하나인 Sungrow의 억만장자 창업자 차오런셴(Cao Renxian)은 이러한 우려가 근거 없는 것이라고 말했다. "이는 무역 문제이지 안전 문제가 아닙니다"라고 차오런셴은 중국 동부 안후이성에 있는 본사에서 말했다. "장비가 안전하다는 것은 우리 모두 잘 알고 있습니다."
CATL과 BYD를 비롯한 배터리 업계 경쟁사들과 마찬가지로 Sungrow 역시 유럽 내 대규모 제조 거점을 구축하는 방식으로 중국산 수입에 대한 과도한 의존이라는 유럽의 우려를 해소하려 하고 있다. 다만 미국에서는 규제가 강화됨에 따라 매출이 점진적으로 감소할 것으로 전망하고 있다.
미국의 제재로 인해 한국의 삼성SDI와 LG에너지솔루션 등 대체 공급업체가 생산하는 장비에 대한 의존도가 점점 더 높아지겠지만, 이들 업체의 저장용 배터리는 훨씬 더 비싸다고 우드맥켄지(Wood Mackenzie)의 배터리 저장 분석가 안나 다르마니(Anna Darmani)는 말했다.
미국 정부의 에너지정보관리국(EIA)은 여전히 미국 전력망의 배터리 저장 용량이 2025년부터 2027년 사이 두 배로 늘어나며 계속 급증할 것으로 전망하고 있는데, 이는 전력회사들이 데이터센터의 증가하는 전력 수요를 충족하려 하기 때문이다. 미국 최대 저장 프로젝트 개발업체 중 하나인 Jupiter Power의 최고경영자(CEO) 앤디 보우먼(Andy Bowman)은 배터리 저장이 "새로운 수요를 충족하기 위해 당길 수 있는 주요 레버"라고 말한다.
AI 전력 러시는 오늘날 배터리 저장 기술의 한계를 드러냈다. 미국 데이터센터 개발업체들은 또한 부지 내 자체 발전에도 투자하고 있는데, 재생에너지와 배터리 비용이 하락했음에도 불구하고 그 대부분은 가스 발전 형태다.
구글의 첨단에너지기술 디렉터 루시아 티안(Lucia Tian)은 “대규모 재생에너지와 저장 설비를 구축하는 데 필요한 재생에너지 자원과 토지 면적의 적절한 조합을 어디에서나 갖추고 있는 것은 아니다”라고 말한다.
또 다른 우려는 리튬이온 배터리 저장 시스템이 일반적으로 한 번에 몇 시간 동안만 전력을 공급하도록 설계되어 있다는 점이다. 티안은 이 때문에 태양광이나 풍력 발전이 비정상적으로 저조한 시기에 완전히 대비할 수 있을 만큼 충분한 용량을 구축하는 것이 "경제적으로 어려울 수 있다"고 말한다.
비주얼 스토리
초대형 배터리가 에너지 혁명의 문을 여는 방법
그럼에도 불구하고 톈은 구글이 재생에너지 발전 및 저장 설비를 통해 신규 데이터 센터 전력의 상당 부분을 조달할 것이라고 덧붙였다. 구글은 또한 훨씬更长… 훨씬 오랜 기간 전력을 공급할 수 있는 대체 '장시간(long-duration)' 저장 기술에도 투자하고 있다. 이미 가역적 철 녹(부식) 현상을 이용해 한 번에 최대 100시간까지 에너지를 저장하는 폼 에너지(Form Energy)와 압축 이산화탄소를 활용하는 시스템을 보유한 이탈리아의 에너지 돔(Energy Dome)에 저장 프로젝트를 발주했다.
그러나 중국의 배터리 업체들은 자신들의 가장 큰 발전 중 일부는 아직 앞으로 다가올 것이라고 주장한다.
지난달 CATL은 리튬 대신 풍부한 광물인 나트륨을 사용하는 배터리를 탑재한 전력 저장 장치의 상업적 납품을 시작했다. "생산량이 늘어나면 리튬보다 훨씬 저렴해질 것으로 기대한다"고 CATL의 최고제조책임자 니쥔이 말했다.
리튬이온 기술의 발전은 저장 시스템이 전력을 공급할 수 있는 시간도 늘려가고 있다.
6월에는 상하이에 본사를 둔 엔비전 그룹(Envision Group)이 현재 시장 표준인 약 4시간 용량과 달리 최대 16시간의 저장이 가능하도록 설계된 신형 시스템을 출시했다. 이 회사는 내몽골에서 현지 재생에너지와 배터리 저장 설비로 전력을 공급받는, 중국 최대 규모가 될 것이라고 밝힌 AI 데이터 센터를 개발하고 있다.
엔비전의 창업자 장레이는 그가 보기에 비합리적인 중국산 장비 의존에 대한 두려움을 세계가 극복할 수만 있다면, 이러한 프로젝트가 세계 다른 지역에 하나의 모델을 제공한다고 주장한다.
China deserves respect, Zhang says, for creating energy technology that is "not only sustainable but also extremely cost competitive."
