요약
나트륨 이온 배터리가 올해 말 셀 가격에서 LFP를 따라잡고, 공급 계약도 70GWh를 넘었습니다.
에너지 전문 매체가 시장조사업체 우드매켄지의 분석을 전했습니다. 중국, 미국, 독일, 인도 시장을 살핀 이 분석은 나트륨 이온을 고정형 에너지 저장 장치에서 리튬 계열을 대신할 가장 유망한 기술로 꼽았습니다.
왜 중요한가
- 리튬 공급망에 기대지 않는 저장용 배터리가 가격 면에서도 현실적인 선택지가 되고 있습니다.
- 구매 가격만 보면 아직 불리하지만, 20년 운영 비용까지 따지면 오히려 유리하다는 계산입니다.
- 다만 생산능력이 수요보다 많고, 경쟁력이 판가름 나는 시기는 2030~2035년으로 봤습니다.
핵심 내용
- 선두 제조사의 셀 단가는 올해 말 LFP(리튬인산철 배터리)와 같아지고, 모듈·시스템 단가는 2030년 이후에야 같아질 전망입니다.
- 현재 평균 가격은 kWh당 229달러로, 약 200달러인 LFP보다 비쌉니다.
- 20년 사업 기간의 총소유비용(구매부터 운영까지 드는 전체 비용)은 용량 보강과 운영비 부담이 적어 21% 낮다고 추산했습니다.
- 중국이 상용화를 이끌고 있으며, BYD는 30GWh 생산능력을, CATL은 올해 말까지 1GWh 이상 출하를 계획합니다.
- 중국은 리튬 이온 배터리 소비세에서 나트륨 이온을 2028년 말까지 면제했고, 미국은 중국산 저장용 셀에 약 58% 관세를 매깁니다.
HN 반응
- 가정용으로 안전한 나트륨 이온을 기다린다는 댓글에, 100% 충전 때 열폭주(배터리가 스스로 과열돼 불이 나는 현상) 위험은 LFP보다 높다는 반론이 나왔습니다.
- 유독가스는 상용 제품이 쓰지 않는 일부 양극재에서만 나온다는 보충과, 원재료가 싸서 증산할수록 값이 더 내려갈 것이라는 전망도 나왔습니다.
나트륨 배터리로 만든 가정용 배터리가 정말 간절해요. 더 안전하고, 더 낮은 온도에서도 작동하고요. 에너지 밀도는 낮지만 가정용 배터리에는 상관없잖아요.
저는 구식 리튬이온 배터리팩을 전부 대체할 만한 쓸 만한 대안이 나왔으면 합니다. 집에 있는 수많은 배터리 중 하나가 아무도 없을 때 열폭주(thermal runaway)를 일으킬 날이 언제 올지 조마조마하지 않게 말입니다. 배터리가 저절로 불나는 걱정이 없는 세상은 아무리 빨리 와도 모자랍니다.
배터리 전압은 화학 조성, 즉 사용하는 금속의 표준 전극 전위에 따라 정해집니다. 몇 분의 일 볼트 단위를 넘어서 마음대로 설정할 수 있는 게 아닙니다. 그리고 리튬은 금속 중에서 전위가 거의 가장 높은데, 리튬을 쓰는 이유가 바로 그겁니다. 즉 NMC 셀을 다른 대체품으로 그냥 바꿔 끼우면 과충전이 됩니다. 직렬 팩에서 작동하는 셀 구성은 있을 수도 있겠지만, 단순히 갈아 끼우는 식으로는 안 됩니다.
중간에 끼우는(interposer) 충전 컨트롤러를 쓰면 됩니다. 복잡하지 않습니다. 소비자 제품에 들어가는 셀은 대부분 이미 하나씩 달고 있습니다.
LFP 배터리는 LMN이나 NMC 배터리보다 꽤 더 안전합니다. 나트륨 배터리가 LFP보다 더 안정적인 것으로 알고 있는데, 얼마나 더 그런지, 그리고 가정용 배터리에서 그게 그렇게 중요한지는 잘 모르겠습니다.
집에 전기를 댈 만한 배터리 중에 아무 걱정 없이 쓸 수 있는 것은 아마 앞으로도 나오지 않을 겁니다.
올바른 방법은 화재 걱정을 하지 않아도 되도록 배터리를 설치하는 것이지, 고밀도 배터리가 완벽하게 안전하기를 기대하는 게 아닙니다.
배터리 안전성은 에너지 밀도와 거의 관계가 없습니다. 에너지 밀도가 높으면 불안전한 배터리에서 사고가 났을 때 결과가 더 나빠질 수는 있지만, 애초에 화재 위험이 얼마나 되는지는 알려 주지 않습니다.
지금의 리튬이온 배터리가 위험한 이유는 가연성 전해질이 들어 있기 때문입니다. 고체 또는 반고체 전해질을 쓰면서 에너지 밀도는 더 높은 배터리도 있습니다. 너무 안전해서 배터리 충전보다 차 운전을 훨씬 더 걱정해야 할 정도입니다.
LFP나 나트륨이온을 걱정하는 것도 아마 시간 낭비일 겁니다.
LFP 배터리는 꽤 안전합니다. 시연 영상을 찾아보세요. 금속 칼로 반을 잘라도 용량이 사라지는 것 말고는 아무 일도 일어나지 않아요. 단락 전류 때문에 칼이 뜨거워지긴 하겠지만요.
무슨 화학적 마술이 벌어져서 그렇게 되는지는 모르겠지만, 인상적입니다.
디젤 탱크와 발전기도 일종의 배터리인데, 이쪽은 걱정할 일이 거의 없어요.
설마 연료 저장소에 심각한 위험이 없다고 주장하시는 거예요? 진심으로요?
태양광 패널로 충전하기가 좀 어렵잖아요. 냄새도 고약하고 시끄럽고요.
물론 그렇죠. 하지만 요점은 그게 아니었어요. 꽤 안전하게 에너지를 저장하는 방법이 분명히 있으니, 모든 저장 방식이 본질적으로 위험하다고 결론 내릴 수는 없다는 거예요.
글쎄요, 디젤도 특정 상황에서는 불이 붙을 수 있고, 붙으면 피해가 엄청나요. 몇몇 종류의 배터리보다 그렇게까지 안전한지는 잘 모르겠네요...
나트륨이온 배터리 중에 리튬보다 안전한 수계(aqueous) 변종이 있긴 하지만, 대부분의 나트륨이온 배터리는 그 변종이 아니며 LiFePO4보다 더 위험합니다.
잠깐, 뭐라고요? 제가 본 자료는 전부 나트륨이온이 LFP보다 안전하다고 하던데요. 저는 전문가가 전혀 아니라서, 왜 반대인지 알려 주시면 좋겠어요.
딱 잘라 말할 수 있는 문제가 아닙니다. 안전성 비교를 잘 정리한 논문이 여기 있습니다: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X26017846#sec5
요약하면, 나트륨의 열폭주는 리튬보다 덜 위험하지만 더 일어나기 쉽고, 특히 나트륨 배터리를 SOC 100%까지 충전하면 LFP 배터리보다 열폭주 가능성이 훨씬 높아집니다.
관통이나 단락 같은 경우는 리튬보다 훨씬 덜 위험한 게 맞습니다. 열폭주 위험이 더 커졌다는 점이 간과되는 큰 이유가 그겁니다.
동의합니다.
LFP의 문제는 사람들이 '안전하다'며 (어리석게도) 지하실이나 밀폐된 공간에 처박아 둔다는 겁니다.
그런데 그 '안전'이라는 게, 열폭주가 되면 수소가 나온다는 겁니다. 가스 난방기 같은 게 있는 경우가 많은 지하실 같은 밀폐 공간과 합쳐지면 .... 정말이지 최악의 발상입니다.
아이러니하게도 이런 상황에서는 나트륨이온이 생각할 수 있는 거의 모든 면에서 LFP보다 더 나쁩니다. 가스는 더 가연성이고, 독성도 있고, 그 밖에도 여러 가지가 그렇습니다.
나트륨이온이 '더 안전하다'고 생각하는 사람들은 속아서 사는 겁니다.
나트륨이온 배터리의 양극재로 쓸 수 있는 소재는 많고, 업계는 아직 그중 무엇이 최선인지 정하지 못했습니다.
안전 특성은 양극 소재에 따라 달라집니다. 방출되는 가스에 독성이 있을 수 있는 건 한 종류의 소재(프러시안 블루 유사체)뿐인데, 제 기억이 맞다면 현재 상용화된 나트륨이온 배터리 중에 이런 양극을 쓰는 것은 없습니다.
다른 양극 종류에서는 방출되는 가스가 거의 모든 배터리와 똑같이 수소이고, 가연성은 모든 배터리에서 동일합니다.
위에 링크된 논문의 결론은, 아마 현재 존재하는 대부분의 나트륨이온 배터리가 쓰는 것으로 보이는 한 종류의 양극 소재에서는 (배터리 관리 시스템이 이를 막지 못한다고 가정할 때) 과충전으로 배터리가 손상될 위험과 열폭주 위험이 LFP보다는 약간 높고 다른 리튬이온 배터리보다는 낮다는 것이었습니다.
반면 관통 같은 기계적 손상은 어떤 리튬이온 배터리보다도 덜 위험합니다.
다른 양극 소재는 다르게 행동할 테고 나트륨이온 배터리는 앞으로 쌓아야 할 경험이 아직 많기 때문에, 이 결론이 나트륨이온 배터리에 대한 확정적인 것은 아닙니다. 2030년에 쓰일 양극 소재가 오늘날과 같지 않으리라는 것만은 확실합니다.
일부 변종은 열폭주 때 시안화수소가 방출될 가능성도 있어요.
그건 양극 소재 계열 최소 다섯 가지 중 하나, 즉 프러시안 블루 유사체를 쓰는 나트륨이온 배터리에서만 일어날 수 있습니다. 현재 상용화된 나트륨이온 배터리 중에는 이런 양극을 쓰는 것이 없는 듯합니다.
리튬이나 나트륨보다 더 낫고 안전한 해법은 업계가 전고체로 넘어가는 것 아닌가요?
나트륨 배터리는 앞으로 계속 싸지기만 할 겁니다. 지금은 가격이 비슷한 수준이지만, 생산이 늘어나면 몇 년 안에 절반 가격에 가까워질 가능성이 높습니다.
나트륨이온 배터리의 가능성은 재료가 저렴하고(~$20/kwh) 풍부하다는 데 있습니다. 그래서 지금은 아직 꽤 비싸지만, 제조가 늘어나면 시간이 지나면서 가격이 내려가고 물량이 늘어날 여지가 큽니다. 다만 업체들이 과잉 생산해서 물량이 좀 남아돌 때까지는 제대로 된 가격이 나오지 않습니다.
제 EV의 12V 납축전지를 OHMMU의 12V 리튬으로 바꿨는데, 지금까지 한 업그레이드 중 최고였습니다. 최근에 12V 나트륨 제품도 나온 걸 봤는데, 나트륨 쪽은 보증이 1년에서 3년으로 늘었더군요. 내구성에 관한 새 데이터가 있나 봅니다.
왜요? 뭐가 달라졌나요? 12V는 몇 년이면 고장 나서 3년차 점검 때 교체하고, 그 뒤로도 몇 년마다 100달러쯤 내고 바꾼다고 들었어요. 저는 아마 교체할 일이 없을 것 같아요. 조수석 밑에 큰 볼트 세 개로 고정돼 있는데, 토요일을 그거 빼는 데 쓸 생각은 전혀 없거든요. 이 업그레이드로 뭘 얻는 건가요?
BYD Dolphin, 위 가격은 태국 기준이에요.
저는 Polaris Ranger EV로 그렇게 했습니다. 12V 납축전지 8개를 2x4로 연결해 48V를 내는 차량이었는데, 12V를 더 사는 대신 48V BigBattery LiFePO4 두 개로 바꿨습니다. 그 덕에 무게가 약 600~700파운드 줄었습니다. 저는 언덕이 아주 많은 지형에서 타기 때문에 그 무게 차이가 엄청나게 큽니다.
게다가 기존 배터리는 밀폐형이 아니라 정비가 필요했습니다. 배터리마다 포트가 두 개 있어서 각각 따로 채워 줘야 하고, 그 포트 위에는 지지대와 전선까지 있어서 안 그래도 불편한 공간이 더 불편했습니다.
이제 그 배터리를 다시 채우지 않아도 된다는 게 정말 좋습니다. 그것만으로도 전환할 가치가 있었습니다. 그리고 납축전지가 꼭 더 오래가는 것도 아닙니다. 새 LiFePO4 배터리는 이미 비슷한 기간을 썼고 (부정 타지 않길 바라며) 잘 지내는 것 같습니다. 증류수를 보충하지 않아도 되기 때문일지도 모르겠습니다.
그 12V 리튬이 얼마나 가벼운지 믿기지 않았습니다. 납축전지와 형태가 같은데 한 손으로 쉽게 들 수 있었어요.
맞아요, 정말 큰 차이죠. 스키드 스티어도 비슷한 선택을 해야 했는데, 리튬 버전은 장비가 제 구실을 하도록 뒤쪽에 무게를 더해 줘야 했어요.
맞아요!
제 DR-Z400S 오토바이에 있던 납축전지를 빼고 LiFePO4를 넣었어요. 무게와 질량 배치 차이가 너무 커서 서스펜션 새그를 다시 맞춰야 했을 정도예요.
제 DR-Z400S 듀얼 스포츠 오토바이는 한… 140kg쯤 될까요? 오토바이치고는 좀 키가 크고 폭이 좁아요. 납축전지가 뒷서스펜션 위쪽, 일종의 지렛대 받침점 같은 자리에 꽤 높이 달려 있거든요. 진짜로 차이가 나요. 이렇게까지 극적일 줄은 몰랐어요.
제 추측이에요. 요즘 차는 텔레메트리랑 처리 작업이 계속 돌아가니까, EV를 오래 세워 두면 12V 배터리가 더 빨리 방전돼요.
그러니 크기는 같으면서 용량이 더 큰 12V가 가격이 약간만 비싸다면 도움이 될지도 몰라요.