[에너지논단] 미국 ESS 시장 재편, K-배터리 새로운 '시험대'

[에너지신문] 지난 19일, 국내 증시에서 배터리주가 일제히 치솟았다.

대만 IT 전문매체 디지타임스가 미국 공급망 관계자를 인용해 한때 미국 시장을 주도하던 중국 ESS 기업들이 고강도 규제와 관세, 지분 심사에 밀려 올해 사실상 미국 영업에서 손을 뗐다고 보도한 것이 계기였다.

국내 배터리 기업들의 주가는 하루만에 7~11%대 뛰었고, 증권가 보고서에는 ‘반사이익’과 ‘수혜 본격화’라는 표현이 쏟아졌다.

전기차 캐즘으로 몇 년째 고전해 온 국내 배터리업계에 반가운 소식임은 분명하다.

그러나 들뜬 분위기 속에서도 두 가지 질문은 던져볼 필요가 있다. 중국이 떠난 자리를 우리는 정말 채울 준비가 됐는가. 그리고 그 빈자리는 과연 '리튬이온 셀'이라는 같은 모양의 빈칸뿐인가.

ESS는 태양광과 풍력처럼 들쭉날쭉한 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓰게 해 주는 설비다.

재생에너지가 늘어나고 AI 데이터센터가 전력을 빨아들이면서, ESS는 이제 전력망을 떠받치는 핵심 인프라로 자리 잡고 있다. 그만큼 이번 시장 재편은 단순한 산업 뉴스를 넘어 에너지 안보의 문제이기도 하다.

이번 철수는 하루 아침에 일어난 일이 아니다. 올해 1월 중국산 배터리(전기차용 제외) 관세가 7.5%에서 25%로 올랐고, 올해 착공하는 ESS부터는 중국 등 금지외국기관(PFE)에서 조달한 부품 비중이 높으면 투자세액공제(ITC)를 받을 수 없게 됐다.

결정타는 8월 26일 서명된 행정명령 14421이다. 변압기·인버터와 함께 ESS를 국가안보 위험 장비로 지목하고, 구매·수입·설치를 막을 근거를 마련했다.

규제의 성격도 달라졌다. 과거에는 완제품 수입에 세금을 매기는 방식이었다면, 이제는 지분과 자금, 공급망 전체에서 중국을 걷어내는 방식이다.

중국 정부 역시 2025년 7월 배터리 양극재 제조기술을 수출제한 목록에 올리는 등 핵심기술의 해외 이전을 통제하면서, 미국에 공장을 지어 규제를 우회하는 길도 좁아졌다. 다음 분기점은 두 개다.

중국이 미·중 합의로 미뤄 둔 리튬이온 배터리·흑연 음극재 수출통제의 유예 기한이 11월 10일 끝나고, 미 에너지부는 12월 24일까지 세부 규칙을 내놓아야 한다.

그렇다고 중국 기업들이 손을 놓고 있는 것은 아니다. 우드맥킨지는 중국 제조사들이 미국의 외국우려기관(FEOC) 요건을 맞추기 위해 지분을 25% 미만으로 낮춘 새로운 소유 구조를 내놓을 것으로 내다봤다.

미국 현지 공장 건설, 제3국 우회, 기술 라이선스 같은 방식으로 시장 재진입을 노린다는 분석도 나온다. 지금의 철수가 곧 영구적인 퇴장을 뜻하지는 않는다는 의미다.

그렇다면 비어 가는 자리는 얼마나 클까. 시장조사기관 SNE리서치 집계에 따르면 올해 상반기 북미 ESS용 배터리 출하량에서 CATL과 하이티움, 두 중국 기업의 점유율은 합쳐서 56.0%에 달했다.

같은 기간 국내 기업 2곳의 합계는 19.7%로, 중국 2사의 3분의 1 수준이었다. 다만 이 수치를 곧바로 ‘빈자리’의 크기로 읽기는 이르다.

대만의 디지타임스 보도는 익명의 공급망 관계자를 인용했을 뿐 실제로 철수한 기업의 명단과 사업 규모는 아직 확인되지 않았고, 하이티움은 이미 미국에 모듈·시스템 공장을 지었다.

수요 쪽 바람도 강하다. 블룸버그NEF는 미국 ESS 시장이 2023년 51GWh에서 2030년 485GWh로 커질 것으로 내다본다. AI 데이터센터가 전력 수요를 끌어올리고, 데이터센터가 쓰는 무정전전원장치(UPS) 일부까지 행정명령의 적용 범위에 들어갔다. 빈자리가 생긴다는 것과 그 자리가 우리 몫이 된다는 것은 별개의 문제다.

주목할 대목은 또 있다. 행정명령은 이미 설치된 ESS의 계속 사용에도 조건을 붙일 수 있게 했다. 현재 미국에서 가동 중인 ESS 대부분이 중국산 배터리를 쓰고 있어, 규정을 그대로 집행하면 상당수 설비를 계통에서 떼어 내야 한다는 분석까지 나온다.

▲ 미국 ESS 시장이의 재편으로 K-배터리 산업에 새로운 기회가 될 것으로 전망된다.

다만 철거가 자동으로 이뤄지는 것은 아니다. 에너지부는 전력 공급 안정성과 대체품 확보 가능성을 따져 단계적으로 적용할 수 있어, 실제 집행 수위는 세부 규칙에 달렸다.

그럼에도 신규 설치에 더해 교체 수요라는 또 하나의 시장이 열릴 가능성도 배제하기 어렵다.

하지만 빈자리를 채우기까지 넘어야 할 산이 적지 않다. 첫째는 가격이다. 미국 ESS 시장의 주력은 리튬인산철(LFP) 배터리이고, 이 분야의 원가 경쟁력은 여전히 중국이 압도한다.

국내 기업들이 LFP 양산을 서두르고 있지만 소재·장비·공정 노하우가 모두 중국에 쏠려 있는 구조에서, 단기간에 원가 격차를 좁히기는 쉽지 않다. 미국 현지 생산은 관세를 피하게 해 주지만 인건비와 건설비라는 새로운 부담을 얹는다.

둘째, 물량이다. 리스타드에너지 분석에 따르면 미국 리튬이온 배터리 수입(금액 기준)에서 중국이 절반을 차지하는 반면 한국과 일본의 비중은 각각 15%, 13% 수준이며, 어느 한 나라도 중국 물량을 혼자 대체할 수 없다.

블룸버그NEF도 대체 공급이 중국산보다 비쌀 가능성이 크고, 최악의 경우 프로젝트가 취소될 수 있다고 경고했다. 반사이익보다 시장 위축이 먼저 올 수도 있다는 뜻이다.

셋째, 시스템과 운영 역량이다. ESS는 셀만 파는 사업이 아니다. 시스템통합(SI), 전력변환, 열관리, 그리고 20년 가까운 운영·유지보수(O&M)까지 묶어야 경쟁력이 생긴다. 국내 기업들이 SI 기업 인수와 에너지 플랫폼 사업을 강조하는 이유다.

▲ 2026년 상반기 북미 ESS용 배터리 출하량 점유율(SNE리서치 인용).

잇따른 화재로 ESS 안전성에 대한 시선이 엄격해진 만큼, 배터리 상태를 실시간으로 진단하고 이상을 조기에 감지하는 기술은 가격만큼 중요한 경쟁 요소가 될 것이다.

실제 ESS 현장을 떠올려 보면 이해가 쉽다. 컨테이너 안에는 수천 개의 셀이 모듈과 랙 단위로 쌓여 있고, 배터리관리시스템(BMS)이 셀마다 전압과 온도를 감시한다.

배터리에서 나온 직류 전기는 전력변환장치(PCS)를 거쳐 교류로 바뀌고, 변압기를 지나 전력망과 만난다. 공조 설비는 내부 온도를 일정하게 유지하고, 소화 설비는 열폭주 징후에 대비한다.

그리고 에너지관리시스템(EMS)이 전력 가격과 계통 상황을 보며 언제 충전하고 방전할지 결정한다. 셀은 이 거대한 시스템의 한 부품일 뿐이다. 고객이 사는 것은 배터리가 아니라, 20년 동안 약속한 성능대로 돌아가는 하나의 발전소다.

한편 공급망 재편이 여는 기회는 리튬이온 셀의 점유율만이 아니다.

우드맥킨지는 리튬 공급망이 복잡해지면서 나트륨이온, 흐름전지, 철-공기 전지 같은 대체 저장 기술이 특히 미국 시장에서 주목받고 있다고 분석했다. ‘LFP 아니면 안 된다’는 공식에 처음으로 균열이 생긴 셈이다.

각각의 강점은 다르다. 바나듐 흐름전지는 전해액 탱크를 키우는 것만으로 용량을 늘릴 수 있어 장시간 사용에 유리하고, 수계 전해액을 쓰기 때문에 화재 위험이 낮다.

나트륨이온 전지는 리튬 의존을 줄이면서 저온 성능이 좋다. 아직 연구단계인 리튬-황 전지는 값싸고 풍부한 황을 양극에 쓰기 때문에, 전해질 설계로 수명 문제를 풀어낸다면 에너지밀도와 원가를 동시에 잡을 잠재력이 있다.

국내에도 기반은 있다. 흐름전지와 나트륨이온 전지는 국내 대학과 연구기관, 중소·중견기업이 꾸준히 연구해 온 분야이고, 여러 차례 ESS 화재를 겪으며 안전 기술에 대한 경험도 쌓였다.

문제는 연구실의 성과를 상용 규모로 키울 실증 기회와 초기 수요가 부족하다는 점이다. 미국 시장의 공백은 이런 기술이 첫 고객을 만날 수 있는 드문 기회가 될 수 있다.

물론 낙관은 금물이다. 지난해 미국 나트륨이온 기업 나트론에너지가 사업을 접은 사례는 성숙한 LFP와의 원가 경쟁이 얼마나 어려운지 보여 준다. 대체 배터리 기술은 ‘중국산이 아니라서’ 팔리지 않는다.

고성능, 고안전, 극한 환경처럼 LFP가 약한 영역에서 분명한 가치를 증명해야 살아남는다. 이 지점이 한국이 중국을 뒤쫓는 대신 앞서 나갈 수 있는 몇 안되는 영역이기도 하다.

그렇다면 반사이익을 실력으로 바꾸려면 무엇이 필요할까. 산업계는 미국 현지 LFP 셀 생산과 함께 SI·O&M을 묶은 솔루션 경쟁력을 키워야 한다.

셀 단가만으로 승부하면 지분 구조를 바꾸거나 제3국을 거쳐 돌아오는 중국 물량과 다시 맞붙게 된다. 정부는 국내 ESS 입찰 시장을 국산 기술의 실증 무대로 활용하고, 소재·장비 공급망을 다변화하는 비용을 기업 혼자 지지 않도록 뒷받침해야 한다.

▲ 컨테이너형 ESS 시스템의 구성과 전력 흐름.

학계와 연구계는 코인셀 수준의 성과를 넘어 실제 셀·모듈 단위의 수명과 안전성 검증으로 빠르게 넘어가야 한다. 대체 배터리 및 상태 진단 기술은 산학 협력이 가장 빛을 낼 수 있는 영역이다.

여기에 하나를 덧붙이자면 신뢰다. 미국이 중국산을 배제한 명분은 가격이 아니라 안보와 안전이었다. 그렇다면 국내 기업이 내세울 무기도 단순한 대체재가 아니라 믿을 수 있는 공급자라는 평판이어야 한다.

화재 없는 운영 실적, 투명한 데이터 관리, 전력망을 지킬 사이버보안까지 갖춘 시스템이 그 평판을 만든다. 가격으로는 중국을 이기기 어렵지만, 신뢰로는 충분히 앞설 수 있다.

중국의 철수는 우리가 만든 기회가 아니라 미국의 정책이 만든 공백이다. 정책은 당장 11월 3일 중간선거를 비롯한 선거와 함께 바뀔 수 있고, 12월 세부 규칙의 내용에 따라 판도는 다시 흔들릴 수 있다.

이번 기회를 한 번의 주가 이벤트로 끝내지 않으려면, 빈자리를 채울 기술과 원가, 그리고 시장의 신뢰를 지금부터 준비해야 한다. 빈자리는 기다려 주지 않는다.