※ 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
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
※ 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)
● 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)
※ 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)
● 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)
※ 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)
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)
※ 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)
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)
※ 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
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
※ 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
● 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.
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※ 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.
---
● 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
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.
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각형 배터리 프로젝트, LG엔솔은 '엠플러스', SK온은 '톱텍'이 핵심 장비사로 선정
각형 배터리 프로젝트, LG엔솔은 '엠플러스', SK온은 '톱텍'이 핵심 장비사로 선정
※ 2024년 11월 6일 수요일 방송본입니다.
00:00 인트로
01:22 중대형 배터리와 파우치형의 중요성
02:58 배터리 형태의 진화 및 특성 변화
03:38 각 기업의 선택과 집중 전략
04:45 원통형 4680 배터리의 개발 상황
05:38 각형 배터리로의 전환 이유
07:10 배터리 설계 철학과 지역적 차이
08:00 파우치에서 각형으로 전환하는 이유…
※ 2024년 11월 6일 수요일 방송본입니다.
00:00 인트로
01:22 중대형 배터리와 파우치형의 중요성
02:58 배터리 형태의 진화 및 특성 변화
03:38 각 기업의 선택과 집중 전략
04:45 원통형 4680 배터리의 개발 상황
05:38 각형 배터리로의 전환 이유
07:10 배터리 설계 철학과 지역적 차이
08:00 파우치에서 각형으로 전환하는 이유…
※ 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)
● 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)
※ 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)
● 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)
※ 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)
● 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)
※ 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
● 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
※ 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
● 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