금양 '4695' 배터리 개발 관련 코멘트 [더인베스트 프리미엄]

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5일 금양의 주가가 20% 넘게 상승하길래, 무슨 일인가 찾아보니 46시리즈 원통형 배터리인 'KY-4695'를 개발했다는 보도자료가 나왔네요. 금양이 46시리즈의 개발을 완료한게 맞다면 굉장히 축하할 일이지만, 머릿속에서 여러가지 의문점이 떠올라 콘텐츠로 작성해 봤습니다.

-금양의 'KY-4695' 보도자료 내용
-테슬라의 4680배터리와 적용 기술의 변화
-기술적 난제로 양산에 어려움을 겪는 46시리즈
-LG엔솔·삼성SDI·SK온과 금양과의 비교
-'KY-4695' 의구심과 금양의 높은 시가총액

◇ 금양의 'KY-4695' 보도자료 내용

금양이 '꿈의 이차전지'라고 할 수 있는 '4695 배터리'를 국내 최초로 개발했다고 5일 밝혔습니다. 4695 배터리는 지름 46㎜, 높이 95㎜인 원통형 배터리로, 금양은 이미 개발해 둔 21700 배터리를 업그레이드했습니다.

금양이 개발한 4695 배터리의 명칭은 'KY-4695'입니다. 금양은 'KY-4695'를 개발하면서 네 가지의 선명한 성능 개발 목표를 설정했고, 오랜 시간의 연구개발 끝에 이를 모두 해결했다고 전했습니다. 금양이 해결했다고 주장하는 네 가지의 성능은 ▲에너지 밀도 극대화 ▲충전속도 가속화 ▲배터리 수명 연장 ▲성능대비 가격경쟁력 확보입니다.

우선 에너지 밀도 극대화의 경우 관계사 에스엠랩의 하이니켈(니켈함량 97%) 단결정 소재 개발 원천기술을 확보해서 해결했다고 했습니다. 여기에 금양이 기존에 보유한 충전속도 기술과 수명연장 기술을 융합해 개발한 것이 'KY-4695'이라는 설명입니다.

이에 따라 금양은 'KY-4695'이 글로벌 완성차 기업 테슬라가 자사 전기차에 장착한 4680 배터리보다 에너지 밀도가 높아 배터리 팩 생산성을 31% 가량 향상하고, 배터리관리시스템(BMS) 제어 안정성을 강화한다고 전했습니다.

금양은 6일 '인터배터리 2024전시' 행사장에서 4695 배터리 실물 공개와 함께 상업용 생산을 위한 로드맵을 밝힐 예정입니다. 로드맵에 따르면 지난해 5월부터 기술 검토를 시작해 파일럿(Pilot) 설비와 연구개발(R&D) 센터를 신축해 지난 1월 말부터 시생산을 진행하고 있습니다.

지난 2월 말 20분 급속충전이 가능한 원통형 34Ah의 290Wh/Kg 셀 설계 검증을 완료하고 오는 10월 말 상업용 생산을 목표로 하고 있습니다. 또 지난해 9월 기공식을 마치고 건설 중인 부산 기장군 양산라인이 완공되면 내년 1월부터 21700 2억셀(3.7GWh) 라인 본격 양산을 진행합니다. 내년 말에는 총 3억셀 16.2GWh 원통형 'KY-4695' 전문 제조 단지를 가시화할 계획입니다.

◇ 테슬라의 4680배터리와 적용 기술의 변화

금양이 테슬라의 4680 원통형 배터리를 먼저 언급했기에, 테슬라의 46시리즈 배터리에 대해 이야기를 좀 해보겠습니다.

우선 배터리는 형태에 따라 크게 파우치형과 각형, 원통형으로 나뉩니다. 이 중 개발 역사가 가장 오래된 건 원통형입니다. 오래된 만큼 규격 표준화도 진행돼, 대량 생산에 용이하다는 장점이 있습니다.

그럼에도 원통형 배터리는 2차전지의 '메인 스트림'에서 벗어나 있었습니다. 다른 폼팩터 대비 에너지 용량이 낮고 공간 효율성이 떨어지는 데다 수명이 짧다는 점 때문입니다. 이에 전기차용으로 사용되기보다는, IT기기나 전동공구에 사용됐습니다.

그런데 어느 순간부터 원통형 배터리가 차세대 배터리로 주목받기 시작했습니다. 그 시점은 2020년 9월 테슬라가 배터리데이 행사를 진행하면서 입니다.

당시 테슬라는 ‘차세대 저비용 고성능 배터리’를 ‘대량 양산’해 세계 최고 수준의 배터리 셀을 자사 전기차에 적용하겠다는 것입니다. 이를 위해 다섯 가지 기술 변화도 소개했습니다. 여기서 첫 번째 기술 변화로 공개한 것이 '4680 원통형 배터리'의 개발입니다.

그리고 ▲두 번째가 4680 배터리에 건식 전극 공정 적용 계획 ▲세 번째가 실리콘 음극활물질 적용 ▲네 번째가 차종별로 하이니켈·코발트프리·LFP(리튬·인산철) 등 다른 양극재가 적용된 배터리 사용 계획 ▲다섯 번째가 배터리 셀을 더 효율적으로 채워 넣을 수 있는 전기차 플랫폼 개발입니다. 첫 번째~세 번째 내용이 4680 원통형 관련 기술 변화입니다.

테슬라가 공개한 4680 원통형 배터리는 지름 46㎜, 높이 80㎜로 기존의 2170(지름 21㎜·높이 70㎜) 배터리 대비 에너지 용량이 5배 크고 출력은 6배 높습니다. 주행거리도 16% 늘었고 생산 비용은 54%나 줄었습니다. 4680 원통형 배터리가 '게임 체인저'로 불리는 이유입니다.

테슬라는 원래 4680 배터리를 직접 양산할 계획이었습니다. 그러나 외신에 따르면 테슬라의 직접 생산은 수율이 좋지 않고, 생산 설비 확보에도 어려움으로 겪는 것으로 알려졌습니다. 해당 문제를 해결하기 위해서, 테슬라는 전량 직접 생산에서 외부 수주와 직접 생산을 병행하는 방식으로 전환했습니다.

◇ 기술적 난제로 양산에 어려움을 겪는 46시리즈

테슬라가 4680 원통형 배터리를 직접 양산하지 못한 이유는 무엇일까요. 아무래도 기술적인 어려움이 꼽힙니다. 특히 '건식 전극 공정 적용'의 난이도가 매우 높습니다.

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