전기차와 2차전지 알아보기 (관련주)

오늘은 전기차에 대한 내용입니다. 다소 긴 글이지만, 전기차 관련 투자를 원하신다면 ‘이정도는 공부해야되지 않을까’ 생각되는 부분을 정리해봤습니다.

전기차 필요성

친환경 에너지에 대한 관심이 뜨겁습니다. 이산화탄소 배출을 감소시키기 위해 유럽 및 여러 국가에서 내연기관차 규제가 강화되고 있는데요. 전기차는 내연기관차와 비교했을때 3분의 1 이산화탄소를 배출합니다. 석유나 가스같은 화석연료를 사용하지 않기 때문이죠.

그러나 전기차에 들어가는 배터리 생산과정, 자동차 제조과정, 전기차 충전을 위한 전기생산과정에서 어쩔 수 없이 이산화탄소가 배출됩니다. 위와같은 과정을 LCA(Life Cycle Assesment)라고 합니다.

유럽의 NGO인 T&E(교통과환경)은 유럽내 생산되는 전기차는 어떻게 전력을 사용해도 내연기관보다 3배 낮은 이산화탄소를 발생시킨다고 했죠. 전기차 평균 이산화탄소 배출량이 90g이라면 휘발유 자동차는 2.8배, 디젤차는 2.6배 라고 합니다. 즉, LCA 과정을 다 거친 이산화탄소 배출량이 내연기관차보다 낮다는 의미입니다.

전기차의 이산화탄소가 가장 많이 발생하는 케이스는 무엇일까요? 배터리는 중국에서 생산을 하고 유럽국가중 석탄 전기비중이 가장 높은 폴란드에서 전기차가 운행되는 경우였습니다. (그래도 휘발유차 보다 28%, 디젤차보다 22% 낮습니다.)

반대로, 이산화탄소가 가장 적게 발생되는 케이스는 스웨덴에서 생산된 배터리를 탑재하고 스웨덴에서 운행하는 전기차입니다. (스웨덴은 재생가능에너지 비중이 가장 높습니다.) 이런경우 휘발유차보다 81%, 디젤차보다 80% 이산화탄소 배출량이 적습니다.

환경적인 측면에서 전기차는 내연기관차에 비해 훨씬 좋다는 의미입니다.

전기차 동력 구조

전기차 동력구조
전기차 동력구조, 현대자동차 참고

화석연료를 통해 구동되는 내연기관차와 다르게 전기차는 배터리의 전력을 통해 모터를 회전해서 주행합니다. 그렇기 때문에 내연기관차의 중요부품 엔진, 변속기가 없죠. 대신 필요한 부품들이 배터리, 온보드차저(On Board Charger), 통합전력제어장치(Electric Power Control Unit, EPCU), 구동모터, 감속기입니다. 배터리 전력을 통해 모터구동을 위한 부품들 입니다.

1.구동모터

전기차 구동모터 사진
구동모터

구동모터의 장점은 크게 3가지가 있습니다.

첫번째, 내연기관차에 비해 주행중 발생하는 소음이 적습니다. 주변에 전기차를 보면 정말 조용하죠? 옆에 지나가는 것도 모르게 조용할때도 있습니다.

두번째, 파워트레인이 엔진보다 크기가 작기때문에 공간활용성이 더 좋습니다. 남는 공간을 짐공간 확장 또는 실내공간등 활용범위가 큽니다.

세번째, 구동모터는 발전기 역할도 합니다. 내리막길을 주행할 때 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 바꿔 배터리에 저장할 수 있습니다. 이를 회생제동시스템이라고 하며, 주행 할 때 속도를 줄이는 경우도 똑같습니다.

2. 감속기

감속기는 내연기관차의 변속기와 비슷한 역할을 합니다. 동력을 바퀴에 더 효율적으로 전달하기 위해 만들어졌습니다. 그러나 왜 감속기라는 이름이 붙었을까요? 무언가 감소한다는 의미인데요. 모터의 RPM(분당회전수)은 내연기관 엔진보다 높습니다. 그렇기 때문에 회전수를 변속기와 같이 맞추는게 아닌, 감속해야 합니다. 감속기를 통해 모터 회전수를 낮추어 더 높은 회전력을 얻을 수 있게 만들죠.

3.배터리

배터리는 전기차에서 가장 중요한 부분입니다. 여기서 배터리는 2차전지를 의미하구요. 2차전기는 충전/방전이 가능하기때문에 폐기하는게 아닌 재사용 할 수 있습니다. 전기차에는 리튬배터리가 주로 이용됩니다. 왜냐하면 리튬이온이 작고 가벼우며 반응성이 좋기때문이죠. (공기, 물과 반응할 정도로 반응성이 좋음) 원소표를 보시면 1번 수소, 2번 헬륨, 3번 리튬입니다. (번호는 무게순)

리튬은 산화와 환원을 통해 이온과 전자를 반복합니다. (산화 = 전자뺏음, 환원 = 전자를줌) 이렇게 전자의 흐름을 통해 전기가 됩니다.

리튬이온배터리 방전흐름
이온배터리 방전흐름, SDI STORY

배터리는 크게 4가지 구성요소로 이루어져 있습니다. (양극, 음극, 전해액, 분리막) 리튬배터리 양극은 리튬코발트산화물이 있고, 음극에는 흑연(탄소화합물)을 활용하고 있습니다. (위 이미지에는 흑연이 표시되고 있는데, 흑연보다 실리콘이 리튬이온을 더 많이 받아들 일 수 있습니다) 충전이 진행되면 양극의 리튬이온(Li+)과 전자(e-)는 음극으로 들어갑니다. 반대로 방전인 경우 음극의 리튬이온(Li+)와 전자(e-)가 양극으로 들어가죠.

전자(e-)는 도선을 통해서, 리튬이온(Li+)은 전해액을 통해서 이동합니다. 모두다 양극 또는 음극으로 이동하면 방전/충전이 완료됩니다. 충전이 다 된 상태에서 전력을 사용하면 에너지가 방출됩니다. 즉, 방전은 에너지가 방출되는 것이고 이를 활용해 전기자동차의 구동모터가 돌아가게 됩니다.

전기차에서 리튬이온은 매우 중요합니다. 전자이동이 얼마나 효율적으로 반복되는가가 중요하죠. 과연 어떤 기업에서 뛰어난 리튬배터리를 만들게 될까요.

전기차 온보드차저
온보드차저, 현대자동차

4. 온보드차저 (On Board Chager / OBC)

온보드차저 역할은 무엇일까요? 전기차에 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 장치입니다. 교류전원은 쉽게 설명해 우리가 집에서 사용하고 있는 전류입니다. 직류는 전기차에서 사용한다고 보시면 되구요. 직류는 멀리 갈 수 없지만 이동효율이 좋습니다. 반대로 교류는 멀리갈 수 있지만 이동효율이 떨어지죠.

배터리 충전은 크게 2가지로 나눌 수 있는데요. 완속과 급속입니다. 완속은 교류로 들어오는데 이것을 전기차가 사용할 수 있는 직류로 바꿔주는 역할을 온보드차저가 합니다. 이런점은 인버터와 비슷하지만 온보드차저는 충전을 위한 장치랍니다. (인버터는 감속/가속 관련장치)반면, 급속충전의 경우 직접적으로 직류로 충전이 되죠. 직류가 더 간단해보이지만, 전체적으로 교류비중이 훨씬 높기때문에 온보드차저가 필요합니다.

전기차 통합전력제어장치

5. 통합전력제어장치 (EPCU : Electric Power Control Unit)

전기차의 전력제어하는 장치입니다. 크게 인버터, LDC, VCU 구성됩니다.

인버터는 배터리 직류전원을 교류전원으로 변환해서 모터에 공급해서 속도를 제어합니다. 가속/감속을 담당하기때문에 전기차 운전성에 매우중요합니다. (온보드차저 : 교류->직류)

LDC는 고전압 배터리전압을 저전압으로 변환해 전장에 공급하는 역할을 합니다. 고전압이 필요한 곳도 있지만 전장에는 저전압이 필요합니다.

VCU는 전기차의 전력제어기 총괄장치입니다. 회생제동, 보터제어, 공조부하제어, 전장부하 전원공급제어 등의 전력제어 역할을 합니다.

전기차 관련주

-삼성SDI

과거 제일모직흡수합병으로 삼성SDI 통합법인이 출범되었습니다. 자동차전지(전기차용 리튬이온전지), 소형전지(스마트폰, 태블릿), ESS등을 생산,판매하고 있습니다. 그리고 반도체, EMC, CR, 편광필름을 생산, 판매합니다.

-상아프론테크

BMW i시리즈, 중전기버스차에 들어가는 전기차용 전래핵 누수방지 부품을 공급합니다.

휴대폰과 전기차용 2차전지 부품과 컬러레이저프린터 및 복합기에 들어가는 부품 전사벨트, 전창벨트와 LCD, OLED 제조공정중 패널보관과 이송에 필요한 FPD Cassette, PCB기판 Drilling용 소재 Entry sheet, Back Up Board, 자동차부품 PTEE Tube 등의 제조업을 하고 있습니다.

-포스코ICT

민간 전기차 충전기 사업을 진행하고 있습니다. (관련 분야 1위)

포스코의 자회사로 IT사업서비스, 엔지니어링사업을 하고 있습니다. AI, 빅데이터, IoT 기술을 기반으로 철강 제철소 스마트팩토리 구현을 추진하고 있습니다. 그리고 산업용 제어시스템 보안 솔루션을 개발하고, 로봇 서비스 플랫폼사업을 영위합니다. 신사업도 적극 추진 중입니다.

-현대모비스

전기차에 사용되는 인버터와 모터, 배터리와 컨버터를 생산합니다.

현대자동차그룹의 자회사로 국내에서 가장큰 자동차부품 제조/판매업체입니다. 샤세모듈/프론트엔드모듈/칵핏모듈을 생산해 현대와 기아차에 공급하고 있습니다.

-우리산업

전기차에 사용되는 고전압 PTC히터를 제조/판매하고 있습니다.

자동차 공조장치와 연관된 부품을 생산하는 2차 공급업체입니다. 현대모비스, 두원공조, 한온시스템등 국내 거래처를 가지고 있습니다.

-에코프로

전기차에 사용되는 2차전지 양극화물질과 원료를 생산합니다.

환경오염방지를 위한 소재 및 설비사업을 진행하고 있습니다. (온실가스저감시스템도 운영) 2차전지 사업을 분할해 에코프로비엠 법인을 신규 설립했습니다. (양극활물질) 필터프레임과 양극소재에 사용되는 리튬사업을 하고 있는 에코프로이노베이션을 종속회사로 조유하고 있습니다.

-일진머리티얼즈

2차 전지의 중요부품(동박) 관련 점유율 세계 1위 기업입니다.

주요제품은 리튬이온 2차전지에 사용되는 음극집전체의 일렉포일, PCB의 CCL용으로 사용되는 일렉포일, FCB의 FCCL용으로 사용되는 일렉포일이 있습니다. 국내 1위 일렉포일(Elecfoil)업체입니다.

-엘엔에프

리튬 2차전지 연관된 특허 취득 및 2차전지 양극화질 등 원료를 생산/판매하고 있습니다.

전기차, 전기자전거, 하이브리드 자동차, 로봇, ESS의 에너지원으로 사용되는 고네어지 고출력/밀도 전지용 신양극활물질 사업을 하기위해 전기업체들과 공동개발 진행하고 있습니다.

-알이피

리튬2차전지 전해질에 들어가는 주원료 중 첨가제를 생산하는 기업입니다.

에천트(LCD패널 공정재료) 소재를 주력으로 생산하는 전자화소재 업체이며 솔브레인, 파낙스이텍, 삼성SDI를 고객사입니다.

*현대차, 현대차2우B, 현대차3우B 궁금하시면?

감사합니다.

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