price parity more

정유/화학

Analyst 노우호

02. 6454-4867 [email protected]

전기전자/2차전지

Analyst 주민우


자동차/타이어

Analyst 김준성


Price Parity More

Battery War Contents

Part I Battery day review Tesla의 배터리 기술 방향성

07

Part II Impact on K-Battery 증명의 시간

25

Part III Tesla, 모빌리티 데이터 플랫폼의 진화 디바이스의 기술적 완성 전략 공개, 디바이스 고도화에 기반한 모빌리티 생태계 장악력 확대 중

39

산업분석

Meritz Research 6

Summary Battery War

I Battery day review

Tesla의 배터리 기술 방향성

Tesla 는 전기차 보급 확산을 위해 ① 배터리 원가절감, ② 폭발적 수요를 뒷받침할 안정적인 공급이 필요해 배터리 내재화에 나섬

Tesla 의 기술 방향은 공정간소화, 소재고도화를 동시에 추구하며 원가+ 성능을 모두 개선시키는 방향(가격-56%, 주행거리 +54%)

① 건식전극, ② Tabless, ③ Cell to pack, ④ LFP, ⑤ 실리콘, ⑥ 하이니켈, ⑦ 배터리+차체 통합이 핵심

위 기술이 적용된 생산능력은 2021년 10GWh(차량 14만대), 2022년 100GWh(차량 140만대), 2030년 3TWh 계획

Tesla의 Battery Day는 EV시장의 선도 주자가 Supply-Chain에게 전달하는 명확한 과제 (=가격인하+성능개선)

Tesla가 제시한 ① EV 가격 파괴 전략, ② 배터리 공정 혁신 계획은 결국 원가 하락과 에너지 밀도 향상으로 귀결될 전망

LG화학은 Tesla가 공개한 신기술 로드맵에 가장 유사하게 대응 중. 신기술 상용화를 통해 NO.1 Battery Player로서 자격을

증명해야

소재업체 역시 가격인하와 성능개선을 동시에 달성할 수 있는 방향이 요구됨

테슬라가 원하는 양극재 방향성 (건식 전구체+부산물 재활용+코발트 제거+하이니켈)측면에서 에코프로/에코프로비엠이

양극재 밸류체인 수직계열화를 통해 가장 앞서 있음

테슬라가 원하는 실리콘 방향성 (성능은 유지하되 공정 단순화를 통한 원가 경쟁력 확보) 측면에서 대주전자재료는 향후

해결해야 할 과제 존재. 현재 판가는 테슬라의 Target Price(1.2달러/KWh) 대비 약 3배 높기 때문. 향후 원가절감 가능 예상

이외 원가절감 측면에서 전해액 업체에게 전해액 구성 소재 내재화가 요구될 가능성이 높음. 첨가제, 유기용매 내재화 가능한

동화기업 경쟁력 부각 예상

II Impact on K-Battery

증명의 시간

III Tesla, 모빌리티 데이터 플랫폼의 진화

디바이스의 기술적 완성 전략 공개,

디바이스 고도화에 통한 생태계 장악력 확대

Tesla는 Battery Day 진행을 통해 ① 디바이스 (BEV)의 기술적 완성 Road-Map을 제시. 이 같은 배터리 역량 강화를 통해

② 모빌리티 플랫폼 내 다른 가치 사슬들 (Space X Starlink Solarcity ESS 등) 또한 기술 진화 동반될 전망. 그 밖에

③ FSD 기능 완성이 공개됐으며, 디바이스 상품성 개선으로 모빌리티 데이터 시장에 대한 장악력 확대될 예정

Tesla의 새로운 모빌리티 생태계 구축으로 자동차 산업에 대한 가치평가 기재 변화 중. 생존과 성장을 위한 Non-Tesla 연합

결성이 요구되고 있으며, 이를 위해서는 데이터 확보 디바이스 (OTA 구현 가능 BEV) 구축이 선결조건. 기존 OEM 중 디바이스

역량 (OTA Architecture) 및 BEV 상품성이 가장 뛰어난 현대차에 대한 기업가치 재평가 지속될 전망

Price Parity More

Meritz Research 7

Part I Battery day review Tesla의 배터리 기술 방향성

Meritz Research 8

Battery War

Tesla가 직접 배터리를 내재화 하려는 이유는 원가와 안정적 조달 문제 때문

① 원가: 전기차 원가의 40%를 배터리가 차지 → 배터리 가격인하 없이 전기차 가격 인하 한계 존재

② 안정적 조달: 매년 2배씩 늘어나는 판매량을 back up 하기 위한 안정적인 배터리 공급 필요. 가동률

보상이 없기 때문에 가파른 증설에 대한 셀업체들의 불안감(파나소닉 vs Tesla 갈등 원인)이 존재하기 때문에 일정부분 내재화 필요

Tesla 배터리 내재화 목적

Tesla는 왜 배터리를 생산하려고 할까?

Tesla 판매량 전망

자료: 메리츠증권 리서치센터

전기차 원가 비중


모델3 가격 변화


50,000

60,000

70,000

80,000

'18.5 '18.10 '19.3 '19.8 '20.1 '20.6

(달러)

Model 3 Performance LR AWD

10

25

37

50

100

0

20

40

60

80

100

120

'17 '18 '19 '20E '21E

(만대)

배터리팩

40%

장비

19%

구동부문

14%

차체

13%

샤시

6%

기타

8%

전기차 원가 비중

Meritz Research 9

Battery War

Tesla는 KWh당 가격을 기존대비 -56%, 주행거리는 기존대비 +54% 향상시킬 계획 발표

공정혁신을 통해 GWh당 투자비는 기존대비 -69% 달성 목표도 언급

① Tabless+건식전극 기술을 활용해 원가 -14%, 주행거리 +16% 달성

② 초고속 생산을 통해 원가 -18% 달성

③ 음극, 양극 소재혁신을 통해 원가 -17%, 주행거리 +4% 달성

④ Cell vehicle integration을 통해 원가 -7%, 주행거리 +14% 달성 계획 언급

Tesla가 지향하는 배터리 스펙

Tesla가 원하는 배터리 스펙은?

Tesla가 지향하는 배터리 스펙

자료: Tesla, 메리츠증권 리서치센터

RANGE INCREASE $ / KWH REDUCTION INVESTMENT PER GWH REDUCTION

Meritz Research 10

Battery War

Tesla는 배터리 생산 계획을 20년 1GWh (파일럿), 21년 10GWh, 22년 100GWh, 30년 3TWh로 밝힘

21년 10GWh는 차량기준 약 14만대 규모 → 모델S,X의 refresh 버전에 처음 탑재될 것으로 추정

이후 베를린과 텍사스를 중심으로 증설이 본격화될 전망

건식전극 배터리는 건조과정이 불필요하기 때문에 습식전극 배터리 대비 공간이 10배 절약

건식배터리 투자비는 기존 습식 배터리 대비 약 70% 절감.

습식 기준 10GWh당 7,000억원 Capex 가정시, Tesla는 10GWh당 2,100억원 Capex 소요

건식 1TWh 투자시 21조원 소요(vs 습식은 70조원)

Tesla 배터리 생산 계획

Tesla 배터리 얼마나 생산할까?

Tesla 배터리 생산 계획


1GWh 10GWh

100GWh

3,000GWh

2020E 2021E 2022E 2030E

배터리 생산능력

160GWh

80GWh

50GWh

건식전극 및 초고속 생산 효과로 기존대비 10배 감소하는 생산면적


SIMPLER ACCELERATES TWh SCALE

INVESTMENT PER GWh SAMALLER FOOTPRINT PER GWh

2018 GIGAFACTORY TERAFACTORY

Meritz Research 11

Battery War

전통적인 배터리 생산 과정은 크게 전극공정▶조립공정▶화성공정을 거침

1990년대부터 현재까지 이 생산공정은 크게 바뀌지 않은채 적용되고 있음

배터리의 혁신은 크게 ① 소재혁신, ② 공정혁신으로 나눠서 진행 중

소재혁신은 하이니켈화, 실리콘 첨가, 단결정화, 고성능 전해액 등이 있음

공정혁신은 초고속생산(PPM↑), 광폭생산(전극코팅면적↑), 고로딩(집전체에 쌓는 활물질 양↑), 자동화율↑

전통적 배터리 생산 공정

전통적인 배터리 생산 공정


2 3 4 5

10 9 8 6 7

15 14 13 11 12

1

Coating

알루미늄, 구리박 위에 코팅

Drying

Dry air를 분사해 용매를 증발&회수

Calendering

Roll의 가압으로 전극 두께 줄임

Slit & Vacuum drying

사이즈에 맞게 자르고 진공 건조

Cell closing & Washing

셀 밀봉 후 표면 세척

Electrolyte filling

전해액 주입

Tab Welding

탭을 캔/파우치 내부에 용접

Winding/Stacking

전극을 말아 젤리롤 형성

전극 공정

조립 공정

Jelly-Roll insert

캔/파우치에 젤리롤 삽입

Pack Assembly

모듈을 모아 팩으로 조립

module Assembly

셀을 모아 모듈로 조립

inspection

각종 검사 실시

Aging

상온/고온 보관하면서 전해액 골고루 분산

화성 공정

Formation

충방전 반복하며 용량과 전지상태 검사

Mixing

활물질 + 도전제 + 용매

Meritz Research 12

Battery War

Tesla는 기존의 배터리 공정 중 4개의 공정을 제거/변화 시켜 생산속도 초고속화에 집중 (=원가하락)

① 1번 공정: 양극 제조 공정에서 용매(NMP)를 넣지 않아 원재료비를 절감하고, 양극활 물질 더 높게 쌓는 고로딩(high loading) 가능해져 에너지 용량 증가

② 3번 공정: 용매(NMP)를 넣지 않아 건조과정이 생략됨. 용매를 회수하는 과정도 함께 생략돼 유틸리티 비용과 스페이스 감소 → Capex 감소+스페이스 10배 감소

③ 8번 공정: 양/음극 모두에 형성하는 물리적인 탭을 제거함으로서 원재료비 절감하고, 탭을 용접하는 과정에서 쉽게 찢어져 수율이 낮아졌던 기존 공정의 문제점을 해결. 열발생 억제와 저항 감소도 구현

④ 14번 공정: 모듈단계를 건너 뛰고 바로 팩으로 조립하므로 모듈 조립에 필요한 부품 구매 비용 절감

Tesla의 배터리 생산공정

Tesla의 배터리 공정혁신


2 3 4 5

10 9 8 6 7

15 14 13 11 12

1

Coating

알루미늄, 구리박 위에 코팅

Drying

Dry air를 분사해 용매를 증발&회수

Calendering

Roll의 가압으로 전극 두께 줄임

Slit & Vacuum drying

사이즈에 맞게 자르고 진공 건조

Cell closing & Washing

셀 밀봉 후 표면 세척

Electrolyte filling

전해액 주입

Tab Welding

탭을 캔/파우치 내부에 용접

Winding/Stacking

전극을 말아 젤리롤 형성

전극 공정

조립 공정

Jelly-Roll insert

캔/파우치에 젤리롤 삽입

Pack Assembly

셀을 모아 팩으로 조립

module Assembly

셀을 모아 모듈로 조립

inspection

각종 검사 실시

Aging

상온/고온 보관하면서 전해액 골고루 분산

화성 공정

Formation

충방전 반복하며 용량과 전지상태 검사

Mixing

활물질 + 도전제 + 용매

Meritz Research 13

Battery War

배터리에 들어가는 활물질 제조단계는 크게 습식전극과 건식전극으로 나뉘어짐. 대부분이 습식전극 배터리.

건식전극은 양극 제조 공정에서 용매(NMP)를 넣지 않아 원재료비를 절감하고, 건조과정이 불필요해 유틸리티 비용이 감소하며, 양극활 물질 더 높게 쌓는 고로딩(high loading)이 가능해져 에너지 용량도 증가

Tesla는 2019년 인수한 Maxwell의 Supercapacitor 기술을 배터리에 접목시켜 파일럿 라인에서 건식전극을 활용한 배터리를 미국 프리몬트에서 1GWh 규모로 시험생산 중 → 2021년 10GWh로 확대 계획

건식전극 배터리는 습식전극 대비 원가는 10~20% 낮고, 에너지밀도는 250~300Wh/kg → 400Wh/kg 으로 30~60% 향상, 수명은 최대 2배 증가 추정

다만 용매 없이 바인더와 도전제가 활물질과 고르게 mix 될지가 관건 → 양산능력 확보의 가장 큰 bottleneck

건식전극 기술

1. Dry electrode

건식전극 배터리 가격


Maxwell 건식전극 특징

자료: Maxwell, 메리츠증권 리서치센터

건식전극 배터리 로드맵

자료: Maxwell, 메리츠증권 리서치센터

Energy Density: >300Wh/kg Demonstrated with Path to >500Wh/kg identified

Extended Battery Life: Improved Durability; Extending Battery Life up to 2x

Cost Reduction: 16x Production Capacity Density Increase; 10~20%+ Cost Reduction versus State-of-the-Art Wey Electrodes

Technology Enablement & Environmentally Responsible: No Solvents, Next Gen Materials, Cobalt-Free, Solid State

1. Proof of Concept Complete; .300Wh/kg Milestone >10% advantage over wet; saves $200~$1,000 per Battery Electric Vehicle

2. Strategic Partnerships for Scale Up & Commercialization State of the Art, Low Cost Pilot Manufacturing Capabilities Path to >350Wh/kg at ,$100 cost per kWh by early 2020s

3. Increasing Investments for Breakthrough Innovation Eliminate First Cycle Loss, Enable >500Wh/kg & Solid State

385Wh/kg

435Wh/kg

500Wh/kg

>300Wh/kg

1

2

3

P.O.C. Complete

Wet Electrode

Disruption Zone Dry

Electrodes

2015 2020 2025 2030

100

80

0

20

40

60

80

100

120

습식전극 셀 가격 건식전극 셀 가격

(달러/KWh)

습식 vs 건식 셀 가격 비교

-20%

Meritz Research 14

Battery War 1. Dry electrode

건식 파우더(활물질+도전제+바인더) 주입과 동시에 Hot roller로 압연하는 과정을 거침

건식전극 도입시 용매 투입이 필요 없어지므로 양극활물질의 특성도 소폭 변경 예상 (큰 스펙 변화는 아님)

LG화학은 2H21 건식전극 배터리에 대해서 고객 샘플 테스트를 거칠 예정

Tesla 대비 약 1년 뒤쳐져있다고 판단하지만 2022년 이후부터는 동일선상에서 경쟁 가능하다고 판단

건식전극 기술

건식전극 공정 모식도

자료: Nature research, 메리츠증권 리서치센터

A B

C

D As deposited

Hot rolled

Initial thickness

Carrier Gas

Powder dispensing unit

Spraying gun

Hot roller

Final thickness

Top

Roller

Bottom

Roller

Meritz Research 15

Battery War

전자 병목현상 & 열발생 & 수율저하 문제 해결


원통형 전지 전극판 & Tab 구조


Tesla Tabless 배터리 특허


탭(Tab)은 음극과 양극을 전기적으로 연결하는 부품으로 양/음극판 내 전자가 이동하는 입구

탭은 음극과 양극 단자에 구리와 알루미늄으로 표면처리 된 필름(PP)을 덧씌운 형태

기존 원통형 전지는 전극 형성 후 젤리롤을 형성하기 전에 전극판 위 무지부에 탭을 부착하고, 이를 원형캔에

용접하는 탭 welding 공정을 거쳤음

탭 제거시 ① 탭 구매비용 감소, ② 탭 용접공정 불필요, ③ 전자 이동시 병목현상이 사라져 저항과 열발생 감소

탭을 제거하면 열관리가 기존보다 용이해져 원통형 전지를 기존 21700 사이즈보다 크게 만들 수 있게 됨

단위 셀의 사이즈를 키우면 모듈, 팩 공정에서 연결에 필요한 부품 구매비용이 감소하고 무게와 부피도 감소

Tab 제거

2. Tabless

전자

절연성 스트립

전도성 스트립

Cathode Tab

Outer Separator

Cathode

Inner Separator

Anode

Conductive Strip

Insulative Strip

Meritz Research 16

Battery War

원통형 전지의 사이즈가 21700에 머물러 있는 동안 각형과 파우치 셀의 단위 셀 크기 향상 노력은 지속돼왔음

단위 셀의 크기를 키워야 모듈, 팩 공정에서 연결에 필요한 부품 구매비용이 감소하고 무게와 부피도 감소하기 때문

원통형 전지는 각형과 파우치에 비해 열관리가 쉽지 않았던 탓에 단위 셀의 크기를 키우는데 한계가 있었으나

탭 제거를 통해 열관리가 용이해지면서 원통형 전지의 성능과 원가 개선이 기대됨

원통형 사이즈 21700 → 46800으로 부피는 6.5배 증가, 라인당 생산능력은 2.6GWh → 20GWh로 약 7배 증가

75KWh를 위해 21700 배터리 4,416개 탑재됐으나 46800 배터리는 555개 탑재됨

차량 내 배터리가 차지하는 부피도 기존 대비 18% 감소 추정 → 상용 트럭 전기차에 유리한 조건

Tab 제거

2. Tabless

Tesla의 46800 원통형 전지 / 75KWh 탑재를 위해 필요한 셀 개수


단위 셀의 크기를 키워 원가 절감

자료: 삼성SDI, 메리츠증권 리서치센터

Battery Cell Form Factor Innovation More Competitive Cost via Increasing the Unit Cell Capacity

Short Long Parallel x Series Connection

Series Connection

Slim

T

hic

k

Reduced Material Cost via Simplifying Module Structure

80

MM

46MM

4,416

555

43

35

0

10

20

30

40

50

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

21700 46800

(만m3)

x 1

00

00

(개)

셀 개수

부피(우)

Meritz Research 17

Battery War

Cell to pack은 Cell → module → pack 의 전통적인 조립과정에서 module을 건너 뛰고 pack으로 조립

장점은 ① 팩 내 셀의 체적비율이 70% → 80% 이상으로 올라가 단위 부피/무게 당 에너지 밀도가 향상되고, ② 모듈 공정에 필요한 부품 비용이 감소해 원가도 절감

단점은 셀과 셀간의 간격이 촘촘해지다 보니 향상된 열관리 능력이 요구됨

열관리를 담당하는 쿨링튜브 설계와 BMS 기술이 뒷받침 되어야만 Cell to pack을 상용화 시킬 수 있음

Tesla는 열관리를 가장 잘하는 업체이기 때문에 Cell to pack 적용에는 큰 문제 없을 전망 (Plaid 파워트레인에서 배터리 열관리 효율성(=쿨링튜브 설계 개선)은 한층 더 향상될 전망)

Cell to pack

3. Cell to pack

팩 가격 절감 효과 (메리츠 추정)


일반적인 배터리 조립 단계 (셀 →모듈→팩)

자료: Bosch, 메리츠증권 리서치센터

KWh당 셀, 모듈, 팩 평균 가격


Cell Module Battery system

100

120

150

0

20

40

60

80

100

120

140

160

셀 모듈 팩

(달러/KWh)

150

130

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Pack Cell to pack

(달러/KWh)

-13%

Meritz Research 18

Battery War

LFP(LiFePO4) 양극재는 P와 O의 강한 결합력으로 구조적인 안정성이 높은 소재

게다가 구동전압이 3.4V로 삼원계 양극재(3.7~4.0V) 대비 낮아 안정성이 높음

이로인해 이론 용량(170mAh/g)의 100%에 가까운 실제용량(160mAh/g)을 구현할 수 있음

다만 전기전도성과 이온전도성이 낮아 에너지 밀도는 삼원계 양극재 대비 열위에 있음

이를 극복하기 위해 양이온 도핑이나 탄소 코팅등이 추가되는 추세임

LFP 양극재의 무게당 전력은 삼원계 양극재 대비 약 25% 열위

LFP 양극재를 적용한 각형 배터리 생산원가는 77달러로 기존 21700 원통형 전지 89달러 대비 13% 낮음

LFP 양극재

4. LFP Cathode

배터리 타입별 원가 비교


양극재 종류별 전류, 전압 비교

자료: 삼성전기, 메리츠증권 리서치센터

양극재 별 무게당 에너지 밀도


0

1

2

3

4

5

0

50

100

150

200

250

LFP LCO NCA NCM LMO

(V)(mAh/g)전류 전압 (우)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

LFP LCO NCA NCM LMO

(Wh/kg)

무게당 전력

77

89 92 9398

0

20

40

60

80

100

120

LFP 각형 21700

원통형

중국 각형 파우치 한국 각형

(달러/KWh)배터리 타입별 생산원가

Meritz Research 19

Battery War

LFP의 낮은 무게당 에너지밀도(Wh/kg)를 Cell to pack 기술로 보완

LFP+CTP으로 구성된 배터리 팩은 기존 삼원계로 구성된 배터리 팩 대비 전력(Wh)은 약 25% 열위지만, 무게가 약 10% 가벼워 무게당 에너지밀도는 약 17% 열위 추정

LFP+CTP으로 구성된 배터리 팩과 삼원계로 구성된 배터리 팩의 가격 차이는 소재단의 원가절감+팩단의 원가절감이 더해져 총 25% 전후의 원가 절감이 기대됨

LFP 양극재

4. LFP Cathode

LFP+CTP의 삼원계 팩 대비 에너지밀도 및 가격 비교 (메리츠 추정)


Tesla Cell to pack 특허


83

75

0

20

40

60

80

100

무게당 에너지밀도 가격

(%)

기존 삼원계 팩 대비 LFP+CTPCoolant in

Coolant out

Meritz Research 20

Battery War

실리콘은 흑연대비 리튬을 최대 9배까지 흡수 할 수 있어 700Wh/L 이상부터는 필수적인 첨가물

다만 팽창문제, 낮은 초기효율, 저수명 문제를 극복하기 위해 순수실리콘을 다양한 가공처리 함

선두업체인 대주전자재료는 순수 실리콘을 10nm로 작게 수축 시킨뒤 이를 산화물, 마그네슘 등과

기상합성시키고 표면에 카본코팅을 하는 실리콘 복합체 방식임

실리콘의 단점을 극복할 수 있는 방법이나, 여러 가공단계를 거치면서 가격이 상승하는 trade off 존재

Tesla는 순수실리콘을 가공없이 이온전도성 폴리머 코팅을 통해 가격을 1.2달러/KWh까지 낮출 계획 밝힘

Kg당 60달러, 5% 첨가를 가정할 경우 대주전자재료의 판가는 3달러/KWh로 추정됨

순수 실리콘 vs 실리콘복합체

5. Silicon

실리콘의 문제점을 나노화와 카본코팅으로 극복

자료: 산업자료, 메리츠증권 리서치센터

부피팽창 균열 미분화

리튬과 반응 사이클 증가

Nano Si

SiO2 matrix

Carbon coating

순수실리콘 활용 계획


Meritz Research 21

Battery War

Tesla의 차량별 양극재 활용 로드맵


니켈 함량별 에너지 밀도 비교


6. High nickel Cathode

양극재의 개발 방향은 코발트 제로화, 니켈함량 증가에 맞춰져 있음

Tesla의 양극재 활용 로드맵은 크게 3영역으로 나뉨 ① 저가형은 LFP 양극재 활용, ② 장거리용은 NCM양극재(니켈 70~80%), ③ 상용은 하이니켈(니켈 90% 이상)

코발트를 완전히 대체하는 대신 안전성을 위해 다른 대체물질을 도핑

LFP와 삼원계를 직접 비교하면 LFP의 에너지 용량은 많이 뒤쳐지지만, 팩 레벨에서 LFP의 에너지밀도는 상당부분 개선됐다고 언급

250km

350km

>500km

150

160

170

180

190

200

210

NCM523 NCM622 NCM811

(mAh/g)

168mAh/g

180mAh/g

200mAh/g

양극재 개발 방향

Meritz Research 22

Battery War

더 나아가 양극재 원가절감을 위한 Tesla의 노력은 ① 제조공정 단순화, ② 재활용에 있음

제조공정 단순화의 핵심은 건식 전구체에 있음

양극재 원료인 전구체는 보통 황산용액과 함께 습식 전구체로 제조됨

건식 전구체는 황산용액을 넣지 않아 제조공정 단순화는 물론 투자비와 유틸리티 비용도 절감됨

다만 건식 전구체는 입자 균일성이 떨어져 상용화는 매우 어려움

더 나아가 양극재 제조공정에서 발생하는 부산물(물포함)들을 최대한 재활용할 계획

국내에서는 에코프로비엠이 양극재 밸류체인 수직계열화를 통해 제조공정 단순화 및 재활용 기술에 가장 잘 대응하고 있음

건식 전구체와 리사이클의 중요성

6. High nickel Cathode

Tesla가 목표하는 양극재 생산 공정


전통적 양극재 생산 공정


Meritz Research 23

Battery War

Plaid는 Tesla의 차세대 파워트레인 명칭

파워트레인은 배터리 내 전기에너지를 바퀴의 회전 에너지로 바꿔주는 중간 단계의 모든 부품 집합체

파워트레인 개발 방향은 배터리에서 나온 전기E가 바퀴로 전달되기까지 전기 손실을 최소화하는데 맞춰짐

① 트리플 모터: 기존 듀얼 모터에서 전면부 1개, 후면부 2개의 트리플 모터로 모터 개수 증가 ② 열관리: 배터리 셀 사이에 위치하는 쿨링 튜브 설계 변경해 효율적인 냉각 시스템 구현. 배터리 탑재량 증가

모델S는 1개의 쿨링튜브가 444개의 셀을, 모델3는 1개의 쿨링튜브가 164개의 셀을 쿨링

21년 출시될 신규 파워트레인 Plaid

7. Plaid powertrain

개선된 Tesla 모델3 배터리 쿨링 시스템


모델3 듀얼 모터


Tesla 모델S 배터리 쿨링 시스템


전, 후면 각각 1개씩 위치

Glycol coolant in 18650 battery cells

Glycol coolant out

Co

ola

nt

ou

t Co

ola

nt

in

Meritz Research 25

Part II Impact on K-Battery 증명의 시간

Meritz Research 26

Battery War EV배터리 Price/Energy Parity

EV배터리의 에너지밀도는 지난 20년간 3배 증가: 에너지밀도는 280Wh/kg, 원가 120달러/KWh 추정

집약적 공간 내 탄화수소의 추가적인 에너지 공급 가능 여부가 관건→ 에너지 밀도(Density) 리튬이온배터리의 경쟁력은 공간 대비 에너지 고밀도와 고효율성

Tesla Battery Day Review_원통형전지 21700 도입으로 에너지 밀도 +50% 개선 현재 파일럿 생산 중인 46800 양산 시, 에너지 밀도 5배와 출력 6배 증가를 언급

EV전지 성능 개선/원가 절감으로 전기차는 기존 내연기관 자동차와의 Parity가 맞춰진 점

내연기관-EV배터리 Parity

에너지원별 에너지 Parity 비교


0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

(무게당 에너지 밀도)

(단위당 에너지 밀도)

Several battery types

Compressed hydrogen gas

Cooled liquid hydrogen

Compressed natural gas(CNG)

Methanol Ethanol

Liquified natural gas(LNG)

Gasoline Diesel

Heavier than gasoline but requires less spacel

Lighter than gasoline but requires more space

Lighter than gasoline and requires less space

(단위당 에너지 밀도)

Several battery types

Compressed hydrogen gas

Cooled liquid hydrogen

Compressed natural gas(CNG)

Methanol Ethanol

Liquified natural gas(LNG)

Gasoline

Light

Heavier than gasoline but requires less spacel

Lighter than gasoline but requires more space

Lighter than gasoline and requires less space

Heavy

Requires more storage space

Requires less storage space

Meritz Research 27

Battery War LG화학_No.1 Battery Player 증명의 시간

9.21 Elon Musk “We intend to increase, not reduce battery cell purchases from Panasonic, LG Chem & CATL. ~ foresee significant shortages in 2022 & beyond unless we also take action ourselves”

Tesla Battery Day Review_원통형전지 21700 도입으로 에너지 밀도 +50% 개선 현재 파일럿 생산 중인 46800 양산 시, 에너지 밀도 5배 증가와 출력 6배 향상을 언급

Tesla Battery Day Review_EV배터리 기업들의 생존 전략은 기술 진보를 통한 가격 방어력

투자자의 우려와 달리 LG화학은 Tesla가 공개한 기술 로드맵 이행 중→ 하이니켈, 실리콘 음극재, 건식전극

Panasonic의 교훈

EV배터리별 에너지 밀도


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028

(Wh/kg)

Tesla Model S, NCA

Toshiba, LTO

Chevy Bolt, NMC

SDI prismatic, NMC

Tesla Model 3, NCA+

SDI future cell, NMC CATL

SDI, Gen 5

Ionic Materials

LG Chem, NCMA

Solid Power

IIika Stereas-Project Golliath

Hitachi prototypes, NMC

E E E E E

Meritz Research 28


Tesla를 비롯한 주요 OEM들의 배터리에 대한 입장은 가격↓, 물량↑

Tesla는 Panasonic(미국), LG화학(상해), CATL(상해)에서 배터리 셀을 공급받아 모듈-패키징 진행

LG화학의 Tesla향 배터리 점유율 변화는 ‘구조적 증대 vs 한계’

과거 2019년 Panasonic-Tesla의 불협화음 사례 → Sole Vendor 지위 박탈

Tesla의 높아진 협상력과 LG화학의 원통형 전지 Tesla 의존도 증가

LG화학의 Tesla 배터리 요구 spec을 맞추기 위한 긴밀한 움직임 요구

Panasonic의 교훈

Tesla, 배터리 셀 공급업체 다변화


0

20

40

60

80

100

14 15 16 17 18 19 20E

(%) CATL LG화학 Panasonic+LG화학 +CATL

Panasonic의 변화

자료: Reuter, Mainichi, 메리츠증권 리서치센터

TOKYO (Reuters) - Panasonic Corp (6752.T) plans to boost the energy density of

“2170” battery cells it supplies to Tesla Inc (TSLA.O) by 20% in five years and

commercialize a cobalt-free version “in two to three years”, the head of its U.S. EV

battery business said.

Panasonic aims to boost energy density in Tesla batteries by 20%

(Reuter - July 30, 2020)

OSAKA (Kyodo) - Panasonic Corp. plans to boost battery production capacity by 10

percent at a U.S. plant to meet growing sales of Tesla Inc.'s electric vehicles, a senior

executive said Thursday. The company, headquartered in Osaka Prefecture, will add a

new production line at a factory in Nevada jointly operated with Tesla, expecting its full

operation to start around June 2021, Executive Vice President Mototsugu Sato said.

The plant currently has 13 lines.

Panasonic to boost US battery output capacity 10% for Tesla EVs

(Mainichi - Aug 21, 2020)

Meritz Research 29


Tesla-LG화학은 기존 내연기관 자동차와의 Price Parity를 맞출 수 있는 백만마일 배터리 생산의 선도주자

Tesla는 Maxwell을 통한 건식 전극 기술 보유: 배터리의 에너지 밀도 +50% 증가, → 국내 Cell업체들의 대응 여력이 중요할 것

LG화학은 Tesla가 공개한 신기술 로드맵을 이행 중 → 하이-니켈, 실리콘 음극재, 건식 전극, LFP 배터리

LG화학은 Tesla향 원통형 전지에 NCMA 상용화 예정: 에너지 밀도는 300Wh/kg 이상 추정 → 국내 Cell기업 중, LG화학은 신기술 로드맵 이행으로 Cell 가격 하락에 방어 여력이 가장 높은 점

Panasonic의 교훈

LG화학의 백만마일 배터리 기술 로드맵


Gen 1

Gen 2

Gen 2.5

Gen 3

0

200

400

600

800

1,000

1,200

2010~2016 2017 2019 2022E TBD

(km)

백만마일

배터리

Meritz Research 30

Battery War

(GW) 2020E 2021E 2022E

소형 원통형

중국 20 25 25

오창 5 5 5

Total 25 30 30

중대형

국내 10 10 10

중국 난징1 6 8 10

중국 난징2 19 25 30

폴란드 60 65 70

미국 10 10 10

미국-GM JV 40

Total 105 118 170

LG화학의 전지 생산능력


LG화학_No.1 Battery Player 증명의 시간

현재 Tesla의 EV배터리 파트너사는 LG화학(중국), CATL(중국), Panasonic(미국)이 해당

Tesla는 Battery Day에서 방향성을 제시→ 2차전지 기반으로 신재생에너지 생태계를 구축 할 의도 ① EV배터리 생산능력 증대: 2022년 10GW→ 2030년 3TWh

② EV배터리 가격 -50% 하락 유도 및 2022년 가격 하락 체감

LG화학은 Tesla의 배터리 신기술 로드맵에 가장 부합하는 기술력을 보유, 협업 관계는 이어질 전망 ex) 양극소재 변화, 실리콘 음극재, 건식전극, LFP 등

Panasonic의 교훈

Meritz Research 31


LG화학의 Tesla향 침투율이 높아진 가운데, Tesla Battery Day 이후 투자자들의 공통적 우려 ① EV배터리 단가 인하 계획: 기존 Cell기업들의 수익성 유지 여부 ② EV배터리 생산능력 확대: 기존 Cell기업들에 수혜 여부

③ Tesla의 2.5만달러 단가의 전기차 소개, non-Tesla의 가격 파괴 정책 동참 여부

Tesla 주도의 전기차 시장에서 향후 생존 가능성이 높은 OEM과 Cell기업에 집중할 필요 → LG화학

LG화학의 생존 가능성이 가장 높아, 비관적 전망 보다는 Cell 업체 중 가장 좋은 선택지가 될 전망 LG화학은 후발 업체를 압도하는 EV배터리 기술 진보로 1위 지위 유지

Panasonic의 교훈

LG화학 전지부문 매출비중


LG화학 원통형전지 실적 추이


LG화학 중대형 EV전지 실적 추이


0

5

10

15

20

25

0

200

400

600

800

1,000

1Q20 1Q21E 1Q22E

(%)(십억원) 매출액영업이익률(우)

-8

-4

0

4

8

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

1Q20 1Q21E 1Q22E

(%)(십억원) 매출액영업이익률(우)

EV배터리

58% ESS

22%

원통형

13%

기타

7%

전자부문 매출비중

Meritz Research 32

Battery War Impact on K-Battery

Tesla가 언급한 핵심은 하이니켈, 실리콘 음극 첨가재 활용으로 배터리 가격 인하 및 주행거리 증가를 유도

Tesla의 가이던스 ① 하이니켈→ Mass 제품, ② NCM→ Long Range, ③ LFP→ Long Cycle Life에 적용

Tesla와의 협업 관계를 유지하는 LG화학은 양극소재 변화를 통한 배터리 기술 진보 노력 중

High-Nickel 단점 보완을 위해 NCMA와 단결정 도입으로 자체 배터리 에너지 밀도는 300Wh/kg 상회 추정

양극재의 변화

배터리 소재별 중량 비중

자료: SNE리서치, 메리츠증권 리서치센터

배터리 소재별 원가 비중

자료: SNE리서치, 메리츠증권 리서치센터

양극재

44%

음극재

33%

분리막

1%

전해액

15%

기타

7%

중량 비중

양극재

40%

음극재

17%

분리막

15%

전해액

11%

기타

17%

원가 비중

Meritz Research 33


Tesla는 실리콘 음극재를 1.2달러/KWh로 저렴하게 조달하여 원가 하락(-5%)과 주행거리 증가(+20%) 유도 실리콘은 산소 다음으로 가장 풍부한 소재와 동시에 가격이 저렴한 장점

음극재는 ① 전극 소재 변경, ② 도포/코팅 기술, ③ 충방전 효율성 개선으로 에너지 밀도 개선 가능

Tesla가 언급한 방법은 ① SiO Glass에 실리콘 적용, ② 실리콘 나노와이어, ③ 흑연 실리콘

LG화학은 현재 음극재 흑연 비중을 감소, 반면 실리콘 음극재를 확대 적용할 계획 현재, 포르쉐 타이칸(Taycan)에 실리콘 음극 첨가제 적용

음극재의 변화

음극재 소재별 특성 비교


계열 C Si Li

구조 LiC6 Li22Si5 Li

용량(mAh/g) 372 4,200 3,862

부피변화(%) 12 420 100

수명 High Mid Mid

가격 High Low Low

특징 고수명 고용량 고용량

Meritz Research 34


BNEF(Bloomberg New Energy Finance)는 지난 10년간 하락했던 배터리 셀 가격의 하락 지속 전망

Tesla의 배터리 관련 특허 437건 보유→ 배터리 내재화 / 협상력 우위 Tesla향 배터리 가격은 시장 평균 하락폭 대비 더 큰 점

LG화학/CATL의 선도기업들은 기술 우위를 바탕으로 배터리 가격 방어 능력이 요구됨

배터리 기업들의 가격 방어 능력은 ① 기술(에너지 밀도), ② 원가 절감에서 발생 LG화학의 NCMA와 리튬황이온전지 조기 상용화에 따른 기술 격차 확대 LG화학은 건식전극 도입으로 생산 원가 절감과 LFP 기술 도입으로 가격 방어력 갖출 예정

선-후발 기업의 기술 격차 확대 기술 진보를 통한 가격 방어력

전망 기관들의 배터리 가격 전망

자료: BNEF, 메리츠증권 리서치센터

Tesla향 배터리 원가는 더욱 큰 폭으로 하락 전망


0

300

600

900

1,200

2010 2013 2016 2025E

(달러/kWh) 리튬이온배터리가격

109

73

96

70

94

6260

75

90

105

120

0 1 2 3

(달러/kWh) 2017년 전망2018년 전망2019년 전망

낮아지는 원자재

가격 반영해

장기 배터리가격

전망 하향세

2030E2025E

Meritz Research 35

Battery War

LG화학

GM Ultium Cells 2021년 미국 오하이오 공장을 연간 40Gwh로 구축

최초 투자금액은 2조원, 향후 1.4조원 추가 투자 예정

현대모비스 2010년 배터리 합작사 HL그린파워 설립

현대차 인도네시아 소재 JV 투자 논의 중

SK이노베이션 BAIC 2013년 BESK JV 설립, 2020년 연간 7.5Gw 생산능력 보유

Panasonic Tesla 미국 네바다 기가 팩토리 1 합작투자

Toyota Prime Planet Energy&Solution JV 설립

CATL

Honda EV배터리 기술/Recycling에서 공동 연구 진행

Toyota 배터리 Recycling

Daimler 셀과 모듈 배터리 연구개발 협력

Geely CATL-Geely Power Battery

NorthVolt VW Northvolt Zwei JV 배터리 공장 설립

2030년 생산능력 150Gw까지 증대

OEM과 배터리 셀 기업간의 협업 사례


Impact on K-Battery

배터리 채택의 선결조건은 ① 원가(수익성), ② 성능(에너지밀도=주행거리) 기준 부합 여부 배터리의 소재 변화를 통한 기술 진보: LCO→ NCM/NCA→ NCMA→ 전고체

미국 에너지부 연구기관 Argonne의 배터리 제조 원가 분석의 원가절감 규모는 최대 20% 이상

설비 효율성(성능개선과 공간축소), 노동 효율성(가동률), 고정비 및 외부 마진 축소에 근거

Tesla는 기존 공급업체와의 협업 유지의 큰 틀에서 ① 전방 수요 증가(BEV, Space X Starlink, Solarcity ESS), ② 에너지 밀도 개선/원가 절감, ③ 공급시장 내 협상력 강화를 위한 내재화 계획

Tesla의 가격 파괴 정책을 기타 OEM들이 채택할 여력이 있는가? 오히려 배터리의 안정적 공급과 Tesla와의 기술격차 축소를 위해 Cell기업간 협업은 강화될 전망

주도권 경쟁 Cell기업 vs OEM

Meritz Research 36

Battery War

배터리데이를 기점으로 국내 배터리 서플라이체인은 원가절감(기존대비 -56%)과 성능개선(기존대비 +54%)을 기존 계획보다 빠르게 달성해야 하는 큰 도전적인 상황에 직면 → 소재혁신과 공정혁신이 요구됨

소재혁신은 성능과 원가라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 방향이어야 함

성능향상 측면에서는 ① 하이니켈+코발트제로, ② 실리콘산화물 첨가, ③ 고성능 전해액이 그 대안이지만, 동시에 원가절감도 달성할 수 있는 방향인지에 대해 고민도 필요함

양극재는 코발트제거(원가절감), 부산물 재활용(원가절감), 하이니켈(성능개선), 건식 전구체(원가절감) → 에코프로/에코프로비엠이 가장 앞서 있음. 실제로 타 양극재업체 대비 영업이익률이 가장 높다는 점이 이를 증명함. 양극재 밸류체인 수직계열화를 통한 기술&원가 경쟁력이 국내에서

가장 앞서있다고 판단함. Tesla 도 밝혔듯이 LFP 양극재는 저가EV로 활용될 계획이므로 삼원계 양극재 수요를 잠식할 가능성은 낮음

실리콘 음극 첨가물은 현존하는 배터리의 성능을 한 단계 끌어올리는 유일한 대안이나, 원가절감에 대해서는 추가적인 노력이 요구될 전망 스웰링 현상을 극복하기 위해 투입되는 많은 공정들이 역설적으로 실리콘복합체의 가격을 상승시키는 결과를 낳기 때문. Tesla 는 순수실리콘에 이온전도성 폴리머 코팅을 통해 가격을 1.2달러/KWh까지 낮출 계획 밝힘. 반면 대주전자재료의 실리콘산화물 가격은 3.0달러/KWh로 추정 약 3배 가까이 높지만 Tesla 의 1.2달러/KWh도 지금 기준이 아닌 2022년 이후일 가능성이 높음. 대주전자재료의 생산능력(Capa)이 아직 극대화되지 않았고, 재료비율이 30%대로 낮다는 점을 감안할 때 향후 꾸준한 원가 절감은 가능할 것으로 예상함

전해액은 리튬염+유기용매+첨가제로 구성. 성능 개선을 위해 고성능 리튬염과 고성능 첨가제가 요구되고 있음. 이와 동시에 원가절감을 위해서는 전해액 업체들의 관련 소재 내재화가 새로운 경쟁력으로 부각될 것. 동화기업은 전해액 업체이지만 첨가제 특허/기술을 보유해 내재화 가능 또한 유기용매(NMP) 재활용 기술을 가지고 있어 리튬염을 제외한 모든 전해액 소재 내재화가 가능함

성능개선+원가절감 모두에 있어서 경쟁력을 갖춘 에코프로, 에코프로비엠, 대주전자재료, 동화기업이 K배터리 성능개선+원가절감의

핵심주역이라고 판단함

소재업체

Meritz Research 37

Battery War 장비업체

배터리데이를 기점으로 장비업체 또한 원가절감(기존대비 -56%)과 성능개선(기존대비 +54%)을 기존 계획보다 빠르게 달성해야 하는 큰 도전적인 상황에 직면 → 공정혁신 필요

테슬라는 불필요한 공정 제거, 초고속 생산이 가능한 장비 지향

테슬라의 내재화 배터리에 직접 장비 공급을 하게 될 경우 직접적인 수혜가 예상됨

당사는 대보마그네틱을 그 후보 군으로 예상함

글로벌 탈철기 제조업체는 2곳 뿐(대보마그네틱, 닛본마그니텍)이며, 건식&습식 전극 탈철 기술을 모두 보유한 대보마그네틱의 테슬라 공급 가능성 높다고 판단함

건식전극 배터리 10GWh 증설시 탈철기 매출액은 20억원으로 추정

대보마그네틱 탈철기

자료: 대보마그네틱, 메리츠증권 리서치센터

대보마그네틱 매출액 추정


20 30

40

10

40

10

0

20

40

60

80

100

2020E 2021E 2022E

(십억원) 양극첨가물

수산화리튬 가공

탈철기

건식 습식

대보마그네틱 관심 필요

Meritz Research 39

Part III Tesla, Price Parity & More 디바이스의 기술적 완성 전략 공개, 디바이스 고도화에 기반한 비즈니스 모델 확대 지속 전망

Meritz Research 40

Battery War Tesla, 융복합 기술 시너지에 기반한 모빌리티 데이터 플랫폼 설계자

Tesla의 모빌리티 데이터 플랫폼, IT 인공지능 항공우주 에너지 통신 인터넷 유틸리티 기계 시설 인프라 기술의 융합에 기반


모든 비즈니스의 근간·기술 고도화 원천

Computer on Wheel 구현의 전제조건

사용 편의성 향상 기반

에너지 거래 플랫폼 도입 통해 전력 가격 인하

네트워크 사용 효율성 확장

데이터 플랫폼 비즈니스 전개

주행거리 향상 〮 원가 절감

자율주행 실현 〮 원가 절감 (OTA)

고효율 배터리 공급과 VPP 확장

미세공정 고도화 통해 적은 에너지로 높은 연산 실현

주요 원자재 채굴 역량 확보 〮소행성 원자재 탐사

효율적 배터리 공급

배터리 (셀·팩)

BEV 파워트레인 (BMS·모터)

유틸리티 (Powerwall·Autobidder)

인프라 (Loop·Supercharger)

네트워크 (Space X)

AI 프로세서 (Deep Learning Training)

① BEV: Tesla 데이터 비즈니스 모델의 시작점, 비교우위의 BEV 제조 판매

② 배터리: 데이터 플랫폼 업체 꿈꿔온 Tesla 연구 개발의 중심 모든 기술의 근간

③ AI 프로세서: 자율주행으로의 길, 고성능 저원가 고효율 Processor 상용화

④ Deep Learning: Edge-to-Cloud Cloud-to-Edge 순환 구조의 지능 고도화

⑤ Architecture: OTA 통한 Deep Learning의 전제조건, 집중형 Architecture

⑥ Space X: OTA 비즈니스 가능지역 확대 Cloud Control Architecture 견인

⑦ 에너지: 차량 충전 전력 비용 감축 이끌어 갈 Powerwall Autobidder의 시너지

⑧ Boring Company: Loop의 상용화 통해 Tesla 이용 편의성 및 상품성 증대

주행 데이터 Cloud 전송

(OTA)

Meritz Research 41

Battery War 플랫폼 고도화 위해 높은 경제성 편의성 갖춘 디바이스 구축 진행 중

Tesla는 융복합 기술 발전에 기반한 낮은 원가 구조의 자율주행 개발 선구자이며, 사용자의 경제성과 편의성이 높은 디바이스 설계자이고, 디바이스를 통해 확보된 데이터로 다양한 비즈니스 모델을 전개할 플랫폼

주: 첫 줄: Loop, Supercharger, Autobidder, Powerwall/ 둘째 줄: 공장자동화, VTG, Megapack, Solar Panel/ 셋째 줄: FSD Computer, GPU cluster, Battery cell, Satellite Network/ 넷째 줄: 집중형 Architecture, Hydra Net, Dojo Computer, Ridar+Camera 자료: Tesla, 메리츠증권 리서치센터

원가절감 편의성 자율주행

Meritz Research 42

Battery War 디바이스 (자동차, Computer on Wheel) 통해 ‘이동’의 데이터화 시작

1

9

5 13

2

3

4

6

7

8 10

11

12

14

15

16 1

9

5 13

2

3

4

6

7

8 10

11

12

14

15

16 1

9

5 13

2

3

4

6

7

8 10

11

12

14

15

16

06:00 12:00 18:00

1 Religion 2 Volunteering 3 Phone Calls 4 Miscellaneous. 5 Sleeping 6 Personal Care 7 Eating & Drinking 8 Education

9 Work 10 Housework 11 Household Care 12 Non-Household Care 13 Shopping 14 Pro. Care Services 15 Leisure 16 Sports

자료: FlowingData, 메리츠증권 리서치센터

단순한 정보 검색과 쇼핑 소셜 네트워킹을 넘어 교육 헬스케어 (운동) 식사 그리고 심지어 수면까지 침투한 생활의 데이터화에서 여전히 미개척의 영역으로 남아 있던 시장, 이동. 모바일폰 PC와 달리 고도의 안전성 요구되며 인터넷 게임 쇼핑과 달리 법적 물리적 범주의 테두리가 없는 ‘이동’은, 데이터 확보와 제어에서부터 진입 자체에 극도로 높은 기술적 진입장벽이 존재해왔음

바로 이 ‘이동’의 데이터화를 개진하고 비즈니스 모델을 발현시킨 새로운 데이터 플랫폼 업체가 Tesla

Meritz Research 43

Battery War 자동차 산업, 정체된 제조로서의 가치를 넘어 서비스 시장으로 진화

Tesla의 등장은 자동차 산업의 비즈니스 모델 전개 방향과 가치 평가 방법에 유의미한 변화를 야기

성숙기에 진입한 기존 자동차 산업, 수년 째 업종 합산 매출 이익 시가총액 정체

앞으로의 자동차 산업은 정체된 시장 환경 내 ‘땅따먹기’식 경쟁이 아니라, 더 많은 데이터 디바이스를

판매하고 이를 통해 확보된 데이터와 데이터에 근거한 비즈니스 모델 구현 여부로 가치 판단이 이루어질 것

글로벌 자동차 성숙화, Top 22개 업체의 합산 매출 이익 시가총액 정체 지속

자료: Bloomberg, 메리츠증권 리서치센터

산업의 구조 변화, 기존 업체에게 위기이자 기회

자료: Bloomberg, 메리츠증권 리서치센터

115 115 121

141

118

106

0

40

80

120

160

'14 '15 '16 '17 '18 '19

(십억달러) 글로벌 주요 22개 자동차 업체의 합산 순이익

6년 평균

합산 순이익

5.7% 5.6% 5.5%

6.1%

4.9%

4.6%

0.9

1.2 1.2 1.1 1.1

1.2

0.0

0.4

0.7

1.1

1.4

'14 '15 '16 '17 '18 '19

(조달러) 글로벌 주요 22개 자동차 업체의 합산 시가총액

6년 평균

합산 시가총액

서비스 매출

7,000조원

자동차 제조 매출 2,500조원

이익

2,100조원

이익 130조원

새로운 데이터 환경 ‘이동’

새로운 데이터 플랫폼 ‘Tesla’

Meritz Research 44

Battery War Tesla, 지난 2019년 데이터 비즈니스 모델 개시

Tesla는 지난 2019년부터 데이터 기반의 비즈니스 모델을 실현 ① FSD (4월, Navigation on Autopilot + Auto Lane Change, Smart Summon, Traffic Sign Recognition), ② Acceleration Boost (12월, 모델3 0-100km 4.4초에서 3.9초로 0.5초 단축),

③ Premium Connectivity (20년 1월, Connected Service (인포테인먼트) 이용에 대한 구독료)

데이터 활용한 Deep Learning으로 주행 기능 개선하고 OTA 통해 차량에 전달 장착하는 역량은, 기존 OEM들의 현재 제품에서는 찾아볼 수 없었던 영역

데이터로 돈 버는 시대

차량 내 인포테인먼트 기능 사용에 대한 과금, Premium Connectivity


Deep Learning 통한 기능 고도화와 동행해 가격 인상 진행 중인 FSD


6,000달러

7,000달러

8,000달러

'19.4

'19.11

'20.7

Tesla FSD Price

(+Smart Summon 기능추가)

(+Traffic Sign Control 기능추가)

Meritz Research 45

Battery War 디바이스를 통해 확보한 데이터를 기반으로 비즈니스 모델 확장 중

지난 2019년 8월에는 실시간으로 집계되는 주행 데이터 기반 알고리즘으로 높은 가격 경쟁력 지닌 자동차 보험 상품, 미국 California에서 출시. 데이터 실증 검증 이후 다른 주와 해외 시장 (독일 중국)으로 확대 계획 (20년 11월 예정) Deep Learning 고도화와 마찬가지로, 보험 상품 또한 더 많은 데이터 표준 축적과 동행해 알고리즘 고도화 및 가격경쟁력 확보 기대

상품 설계 위한 알고리즘, 데이터 축적될수록 가격 경쟁력 상승 전망


높은 가격 경쟁력을 보이고 있는 Tesla의 자동차 보험 상품


Step Rate Order of Calculation BI PD MED UM COMP COLL UMPD GAP RR RA CDB

1 Base Rate

2 Frequency Band X X X X X X X X

3 Severity Band X X X X X X X X

4 Symbol Factor X X X X X X

5 Model Year Factor X X X

6 Vehicle Age Factor X X X

7 Dedutible Factor X X

8 Increased Limit Factor X X X X X

9 Driving Record Points X X X X X X X X

10 Annaul Mileage Factor X X X X X X X X

11 Self-Reported Factor X X X X X X X X

12 Class Factor X X X X X X X X

13 Vehicle Use Factor X X X X X X X X

14 Multiple Policy Discount X X X X X X X X X X

15 Persistency Discount X X X X X X X X X

16 Anti-Theft Discount X X

17 Mature Driver Discount X X

18 Air Bag Discount X

19 Group Rate X X X X X X X

20 Auto-Pilot Discount X X X X X

21 Multi-Vehicle Household Factor X X X X X X X X

22 Total Loss Deductible Waiver Factor X X

23 Combined Single Limit Discount X X

24 Good/Elite Driver Discount X X X X X X X X X X X

25 Term Adjustment Factor X X X X X X X X X X X

26 Premium by Peril (Multiply steps 1 thru 25) = = = = = = = = = = =

27 All Peril Premium (Sum of by-peril premium) +

28 Autonomous Vehicle Package +

29 Total Premium (Sum steps 27 thru 28) =

Summary of coverage definition BI = Bodily Injury PD = Property Damage MED = Medical Payment UM = Uninsured Motorist COMP = Comprehensive COLL = Collision UMPD = Uninsured Motorist

Property Damage GAP = Gap Insurance RR = Rental Reimburshment RA = Roadside Assistance CDB = Collision Deductible

Buyback

7,625달러

6,862달러

5,314달러

4,463달러

4,181달러

3,995달러

3,315달러

2,736달러

2,363달러

Mercury

AAA Social

Allstate

Farmers

GEICO

State Farm

Tesla Insurance

AAA Norcal

Progressive

Tesla average annual Insurance cost

Meritz Research 46

Battery War

높은 수익성의 데이터 비즈니스가 시작되며, Tesla의 현금흐름 또한 플러스 전환. 이 같은 변화는 모빌리티 데이터 플랫폼 비즈니스에 대한 시장의 공감과 차량의 데이터 디바이스화에 대한 인식 전환으로 연결

모빌리티 데이터 플랫폼 업체 Tesla의 기술 고도화, 여전히 현재 진행형

자료: Bloomberg, 메리츠증권 리서치센터 자료: Bloomberg, 메리츠증권 리서치센터

Tesla Model S (‘12.6)

12,000개 발사 승인 (‘18.11)

AutoPilot [자율주행 S/W] (‘14.9)

PowerWall, PowerPack[가정/기업용 ESS] (‘15.4 )

Solar city (Acquired ‘16.11)

Tesla Model 3 (‘17.7)

Mega pack (‘17.7)

Perbix (Acquired ‘17.11)

Starlink

FSD Chip 공개 및 FSD OTA 비즈니스 모델 출시 [자율주행 S/W] (’19.4)

Maxwell [배터리셀 건식 전극기술 업체] (Acquired ‘19.5)

Starlink 인공위성 첫 발사 (‘19.5)

FCF 턴어라운드 기록 (‘19.7)

Highbar Systems[배터리 셀 장비 업체] (Acquired ‘19.10)

DeepScale [자율주행 딥러닝 트레이닝 업체] (Acquired ‘19.10)

Giga Shanghai 가동 (‘19.10)

Acceleration Boost 출시 [제로백 단축 OTA] (‘19.12)

Premium Connectivity 출시 [구독경제] (‘19.12)

Giga Berlin 착공 (‘20.2)

Tesla Model Y (‘20.3)

Giga Texas 건설 발표 (’20.7)

0

600

1,200

1,800

2,400

'10 '11 '12 '13 '14 '15 '16 '17 '18 '19 '20

(달러) Tesla 주가

Tesla's IPO

2010.6

17달러/주

-35 -168 -312 -505

7

-1,027

-2,159

-1,405

-3,475

-3

1,078

-4,500

-3,000

-1,500

0

1,500

3,000

'09 '10 '11 '12 '13 '14 '15 '16 '17 '18 '19

(백만달러) Tesla FCF Tesla OCF

0

2

4

6

8

10

12

'12 '13 '14 '15 '16 '17 '18 '19 '20

(배) Tesla 1yr fwd PSR

Meritz Research 47

Battery War

Tesla는 단순한 이동 수단이 아닌 Computer on Wheel로서의 디바이스를 구축하고자 계획. 이에 따라 소비전력 증가 부담을 극복할 수 있도록, 가장 에너지 효율성이 높은 차량 시스템인 BEV를 디바이스로 선택

2003년 창업 이후 Tesla는 이 같은 BEV의 에너지 효율성을 극대화하기 위해 배터리 연구개발에 매진 (전체

누적 특허 617건 중 70%가 배터리 관련)

이번 Battery Day에서 공개된 계획은 준비된 기술에 기반한 자체 생산 배터리셀의 양산 규모, 가격, 성능을 포함. 이는 낮은 원가와 높은 에너지 효율성 지닌 BEV 디바이스의 중장기 생산 및 공급 계획을 구체화한 것

디바이스의 기술적 완성 위한 세부적인 Road-map 공개

Battery Day의 의미 1. 디바이스 완성 위한 기술 Road-map 공개

가장 에너지 효율성이 높은 디바이스, BEV

자료: Transport & Environment, 메리츠증권 리서치센터

BEV 고도화 위한 R&D 지속 (특허 70% 배터리)

참고: 2019년 기말 기준 자료: Tesla, 메리츠증권 리서치센터

산업 평균보다 낮은 원가구조를 이어갈 전망


Cars: Battery electric most efficient by far

배터리 관련

특허

437건

기타 특허

180건

Tesla

특허

70%

30%

Meritz Research 48

Battery War Battery Day의 의미 2. 플랫폼 내 다양한 가치 사슬들의 역량 고도화

높은 에너지 효율성의 BEV 구축과 더불어 Tesla는 모빌리티 데이터 비즈니스 모델 전개를 위한 다양한 영역에 투자를 이어가고 있음

Space X는 초고속 위성 인터넷 시스템 구축으로 Cloud Control Architecture을 지원할 예정이며,

Solarcity는 에너지 효율성이 우수한 ESS 판매 확장 통한 VPP (Virtual Power Plant) 확장 및 전력 거래 플랫폼 Autobidder를 통한 전력 가격 축소 (BEV 사용에 대한 TCO 감축)를 실현할 계획

Space X의 Starlink 인공위성과 Solarcity의 ESS는 모두 Tesla의 배터리를 사용하며, 이들 배터리의 원가 절감 및 효율성 개선, 대량 생산은 모빌리티 데이터 플랫폼 생태계 확산 속도를 높일 전망

위성 통신 ESS 등 플랫폼 내 다양한 가치 사슬 역량 확대

발사 및 궤도진입 과정 중 통신 제어 위한 배터리 전력 사용 태양 에너지 저장 사용 위해 배터리 장착 에너지 거래 (Autobidder) 위한 가정용 기업용 산업 인프라용 에너지 저장장치들

Tesla의 데이터 플랫폼 구축 위해서는 다종 사업 간 시너지 발생 필요. 이들 모두 막대한 양의 고효율 저원가 배터리 셀 필요


Meritz Research 49

Battery War Battery Day의 의미 3. FSD 기능 완성 통한 데이터 생태계 장악

배터리에 대한 기술 고도화와 더불어 Tesla는 정기 주총 과정에서 자사의 자율주행 OTA 상품인 FSD가 한 달 내에 기능적으로 완성된다고 예고

이 같은 기술 고도화는 함께 언급한 HydraNet을 통한 3D Labeling의 실현과 현재 추진 중인 Dojo

Computer의 장착에 근거한다고 판단

Deep Learning을 위한 기술 고도화에 근거한 자율주행 기능의 향상은 Tesla 디바이스에 대한 상품성 향상과 이들 디바이스를 통해 전개 가능한 데이터 비즈니스 모델의 확장을 의미

FSD 기능 완성과 배터리 고도화 통해 모빌리티 생태계 장악 포석

실제 지형 소프트웨어 2.0 소프트웨어 1.0

Smart Summon

Reverse Summon

Traffic Sign Recognition

Roundabout

Navigation on Autopilot

Left Turn

Tesla, 소프트웨어 2.0 영역 지속 확대

소프트웨어 2.0 vs. 소프트웨어 1.0

VS

2.0 code

소프트웨어 2.0 영역 확대로 FSD 기능 개선 가속화


FSD 기능 완성 통한 상품성 개선으로 모빌리티 데이터 생태계 선점


Meritz Research 50

Battery War 모든 가치 사슬의 기술 내재화 고도화 진행 중인 데이터 플랫폼, Tesla

참고: 첫 줄: 에너지 확보 저장 충전, 둘째 줄: 배터리 셀 팩, 공장 자동화, 셋째 줄: FSD Computer, GPU cluster, Architecture, 넷째 줄: OS, Satellite Network, Mobile AS


Meritz Research 51

Battery War 경쟁 OEM에게 주어진 과제: Non-Tesla 연합 결성 및 기술 발전 속도 증대

모빌리티 데이터 플랫폼 시장 진입을 원하는 수 많은 가치 사슬에서 어느 누구도 Tesla와 같은 독자적인 비즈니스 전개 불가. 대부분의 핵심 가치 사슬을 수직 계열화하고 있는 Tesla는 매력적이지만, 그들을 필요로 하지 않는 동행 불가 고객

해결책은 ‘Non-Tesla 연합’ 구성 통한 공동 대응. 문제는 역량을 갖춘 데이터 확보 디바이스 제공 업체가 제한적이라는 점

OTA (FOTA SOTA)

Vehicle Processor

Solution (Algorithm)

Cloud Server

OS Application

Battery (Cell Pack)


모빌리티 데이터 플랫폼 핵심 가치 사슬

Tesla

Non-Tesla

자체 개발 자체 개발 자체 개발 자체 개발 자체 개발 Panasonic LG화학 CATL

+ 자체 개발 준비 Red Bend

+ 자체적인 API 사용

완성차 OEM들 Google Android Apple CarPlay AGL (Linux) BlackBerry QNX Microsoft Baidu CarLife Wind River Green Hills Genivi Mentor Nucleus Pateo ROS

완성차 OEM들 Amazon AWS Google Cloud IBM Cloud Microsoft Azure NEC Softbank Harman Alibaba Cloud Huawei Ericsson Arynga Here.

Red Bend Wind River Aptiv Elektrobit

Nvidia Intel-Mobileye Qualcomm Renesas NXP Xilinx Texas Instrument Maxim Infineon Broadcom AMD STM Altera

Waymo Cruise Argo Aptiv May Mobility Zoox Nuro Yandex Baidu Aurora Drive.ai Uber Voyage Auto

완성차 OEM들 LG화학 삼성SDI SK이노베이션 BYD Panasonic CATL AESC PEVE Tianjin Lishen Northvolt Guozuan Hi-Tech LEJ CALB

Powertrain (BMS 모터 등)

완성차 OEM들 현대모비스 Bosch Continental Denso Magna ZF Aisin Seiki Faurecia Delphi Lear JTEKT Valeo

Architecture (OTA 구현 집중형)

자체 개발

Next Samsung 영역 1 Next Samsung 영역 2

.....

.....

.....

.....

.....

.....

Meritz Research 52

Battery War Non-Tesla 구성의 마지막 퍼즐 디바이스 제공자의 중요성 증가 전망

Non-Tesla의 디바이스 제공자가 되기 위해서는 ① 높은 에너지 효율성 지닌 BEV 양산, ② Deep-Learning 및 데이터 비즈니스 모델 전개 위한 OTA 구현, ③ 원활한 OTA 전개를 위한 집중형 Architecture 구축 필요. 2025년 이전 이를 완성할 수 있는 OEM은 1Q21 현대차그룹, 1Q21 VW그룹, 2H21 GM그룹 3개사가 유일

VW은 2020년 3월 개발 완료를 목표했던 OTA 기능 구현이 1Q21로 지연. 2020년 시작된 유럽 과징금 규제

회피를 위해 ID.3는 9월 출시 (기존 계획 여름)되나, OTA 개발 완료 여부는 지켜봐야 하는 상황

Non-Tesla 연합 구축을 위한 마지막 퍼즐이자, 모빌리티 비즈니스의 핵심인 데이터 수집 근간인 디바이스 제공자의 역할 및 가치의 중요성, Tesla의 발전이 전개됨과 동시에 더욱더 강화될 전망

Non-Tesla 연합 완성의 조건 → ‘마지막 퍼즐’ 찾기

디바이스 제공자로서의 자격을 갖출 OEM은 전체 브랜드 중 일부

자료: Bosch, 메리츠증권 리서치센터

~2018 2019 2020 2021 2025 2030 2022

Architecture 완성에도 OTA 개발 부족으로 1Q21로 지연 ID.3는 환경 규제 대응을 위해 OTA 기능 없이 20년 9월 출시

OEM OEM

OEM

OEM OEM

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투자등급 관련사항 (2019년 9월 16일부터 기준 변경 시행)

기업 향후 12개월간 추천기준일 직전 1개월간 평균종가대비 추천종목의 예상 목표수익률을 의미

추천기준일 직전 1개월간 종가대비 3등급

Buy 추천기준일 직전 1개월간 평균종가대비 +20% 이상

Hold 추천기준일 직전 1개월간 평균종가대비 -20% 이상 ~ +20% 미만

Sell 추천기준일 직전 1개월간 평균종가대비 -20% 미만

산업 시가총액기준 산업별 시장비중 대비 보유비중의 변화를 추천

추천기준일 시장지수대비 3등급

Overweight (비중확대)

Neutral (중립)

Underweight (비중축소)

투자의견 비율

투자의견 비율

매수 78.8%

중립 21.2%

매도 0.0%

2020년 6월 30일 기준으로 최근 1년간 금융투자상품에 대하여 공표한 최근일 투자등급의 비율

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