5월 25일 (목) ~ 5월 26일 (금) NEWs 챌린지 _ [ 2023 트렌드_ 2차전지의 모든 것 ] ★★★★

해당 글은 내용이 길지만 저장하고 보시면 향후 투자를 하실 때 유익할 수 밖에 없다고 확신합니다.

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알고 투자하는 것과 감으로 투자하는 것은 다릅니다.

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업황 흐름을 파악하고, 기업분석을 하여 투자하는 사람은 주가가 떨어져도 꾸준히 매수를 할 수 있습니다.

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본인이 생각한 가치보다 주가가 낮다면 더더욱 감사히 매수를 할 수 있다는 뜻입니다.

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소문과 정보에 의존하며 투자하는 사람은 주가가 떨어지면 불안합니다.

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점점 더 마이너스가 되면 될수록 증권사 어플을 자주 들어가고 손절에 대한 고민을 합니다.

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전기차 시장이 앞으로 본인이 은퇴할 때까지 시장의 파이가 작아지지 않고 커질 것이라고 생각하시는 분들은

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2차전지의 구조와 현 트렌드에 대해 파악하는 것이 중요하기에 챌린지 내용에 담았습니다.

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25일 (목) ~ 26일 (금) 뉴스챌린지를 하나로 묶어 작성하였습니다.

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내용이 많지만 꼭 '정독'​​ 하셔야 합니다.

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편의상 구어체로 작성하였습니다.

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Q) 배터리 구조란?

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양극재, 음극재, 전해액, 분리막을 기억하자.

'양'극재는 동물 양을 생각하고

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'음'극재는 동물 소를 생각하면 돼.

음메 하면 소

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양은 소가 엄청 보고 싶어도 현실적으로 만날 수 없는데

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그 이유는 '분리막'이라는 울타리가 있기 때문이야.

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그러나, 물이 있다면 수영을 해서 양은 소를 만날 수 있어.

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이 때 물을 '전해액'이라고 생각하면 돼.

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우선 배터리에서 중요한 것은 바로 양극재야.

양극의 리튬이온과 전자가 음극으로 갔을 때 우리는 '충전'이라고 표현을 해.

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양극의 리튬이온은 전해액을 통해 수영을 해서 음극재를 만나는 개념이지

(양이 소를 만나기 위해 '물'에 들어가 수영을 하는 개념)

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양극에서 음극으로 모두 이동하면 배터리가 완충됐다라고 이야기를 하는데

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'방전'은 충전의 역방향으로 리튬이온과 전자를 양극으로 이동시켜 에너지를 방출해.

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즉, 음극에 있던 친구들을 양극으로 이동시키며 우리가 스마트폰을 사용할 수 있는거지.

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양극으로 다 이동이 되었다면 배터리는 0%로 충전이 필요한 상황이 오는거야.

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중요한 것은 양극재

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배터리의 용량을 담당하고 사용시간에 영향을 주는 친구야.

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여기서 중요한 것은 중국과 한국의 양극재 구조를 주목을 할 필요가 있어.

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특히나 양극재는 영화에서 주연배우처럼 중요한 역할을 하는데

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중국은 양극재에서 리튬을 베이스로 인산철을 섞어 쓰는데 이것이 그 유명한 리튬인산철 배터리야.

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중국 - 리튬인산철(LFP)

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우리나라는 3원계 배터리로 시황강연 때마다 말하는 날쎈마라고 할 수 있어

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리튬을 기본으로 양극재에서 N(니켈), C(코발트), M(망간)을 주로 섞는데

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NCM = 니켈, 코발트, 마간

NCA = 니켈, 코발트, 알루미늄

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NC는 공통적으로 들어가는 단어이니 NCMA로 외우면 돼.

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NCMA에서 NC(날쎈) MA(마) = 빠르게 달리는 말을 생각하면 평생 기억할 수 있어.

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삼원계와 LFP 다시 정리하자면

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리튬 코발트 산화물을 중심으로 2가지 금속을 더해 만든 양극재를 3원계 배터리라고 해

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니켈과 망간을 넣으면 NCM이 되고, 니켈과 망간을 넣으면 NCA가 되는거지.

출처 : KBS

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NCM배터리와 LFP배터리의 가장 큰 차이는 '구성 광물'이라고 할 수 있어.

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배터리에서 중요한 양극재를 구성하는 광물의 차이는 그림을 통해 확인할 수 있는데

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LFP는 인산철을 쓰기에 훨씬 무겁고 밀도는 낮지만

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삼원계는 에너지나 밀도, 출력이 우수하다고 평가를 받고 있어.

*니켈은 주행거리를 결정짓는 핵심 소재라고 생각하자.

밀도가 높을수록 더 많은 전기 에너지 충전이 가능하기에 연비가 좋아질 수 있어

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Q) 그런데 뭐가 문제인가?

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가장 큰 문제는 '앞으로'야.

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LFP보다 삼원계가 '앞으로' 계속 좋을까?를 고민할 때가 된거지.

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LFP에 들어가는 인산철은 무겁고 밀도가 낮지만 인(P)과 철(Fe)은 지구에서 가장 흔한 원소 중 하나야.

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흔하다는 것은 저렴하다라고 해석할 수 있어.

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그러나, 삼원계 원소들은 상대적으로 비싸다는게 문제야.

국내 리튬 수요는 전량 해외에 의존하고 있는데

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중국을 기준으로 살펴보면

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양극재, 음극재, 전해액, 분리막 중에서

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음극재에 사용되는 흑연은 중국이 압도적 비중을 보유하고 있어.

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양극재에 사용되는 리튬이나 니켈, 코발트는 중국 입장에선 어떨까?

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리튬 매장량은 전 세계 6위권에 해당이 되는 중국은

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폐배터리 리사이클링 기술이 발전될수록 채굴 의존도는 낮아질 수 밖에 없어.

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미래에는 리튬이 아주 적게 사용되거나 필요없을 수도 있지.

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지금 미국이 반도체를 바탕으로 중국을 견제하는 것처럼 2차전지를 견제하긴 힘들다는 뜻이야.

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니켈(N)은 어떨까?

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니켈은 인도네시아가, 코발트(C)는 콩고민주공화국이 가장 많이 차지하는 핵심국가야.

* 전 세계 코발트의 70% 이상은 콩고에서 나온다고 보면 돼

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중국에게 우호적인 국가인 인도네시아는 물론,

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중국은 이전부터 콩고민주공화국의 인프라 지원을 하며 관계를 발전시켰는데

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콩고민주공화국은 생산량의 전부 수준을 중국에 수출하고 있어.

* 콩고는 전 세계 코발트 수출의 95%를 차지하고 대부분 중국으로 수출해.

중국은 코발트 광산의 70%를 보유하고 있어

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여기까지 내용을 봤을 때, 삼원계 자원에 있어서 유리한 위치를 선점한 국가는 중국이라고 할 수 있어.

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Q) 중국은 왜 LFP를 선택했는가?

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① 한국 기업들이 움켜쥐고 있는 NCM 기술 특허를 피하기 위해서

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② 이미 LFP배터리 생산 경험이 있는 CATL

*중국의 CATL은 세계 최대 배터리 제조사로 압도적인 규모야.

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③ 원재료 확보가 쉬울 뿐 아니라 가성비가 좋아.

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배터리 원가 구조에서 소재 비중이 가장 많은데

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압도적으로 많이 차지하는 것이 양극재고 2배 가까이 저렴한 것이 LFP 배터리야.

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앞에서 언급했듯이 삼원계(NCM)에 있어 중국은 불리한 위치가 아닐 뿐 아니라

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가성비의 LFP 배터리를 주력으로 하고 있는 상황이지.

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그리고 이제 중국은 중국 저성능, 저가형 배터리만 만들지 않아.

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중국 배터리 관련 대표 상위 6개 기업들은 3원계를 다룰 수 있으며

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중국의 압도적인 정부지원과 내수시장을 바탕으로 매우 빠른 성장 중이야.

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Q) 우리나라 기업들의 대응은?

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과거에는 '주행거리'에 집중했다면 이제는 원가절감을 얼마나 할 수 있을까로 패러다임이 전환되고 있어.

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LG에너지솔루션 : 전고체 배터리 공개

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삼성SDI : 전고체 배터리 공개

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SK온 : 코발트 프리 배터리 시제품 공개

*가장 비싼 소재 중 하나인 코발트 없이 배터리를 제작하는 것

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여기서 중요한 부분은 모두 공통적으로 'LFP' 관련 비전을 공개했다는 것.

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LG에너지솔루션 : 2025년 차량용 LFP 생산하겠다.

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삼성SDI : LFP 주력 발표 및 2027년 상용화 목표

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SK온 : 국내 최초 LFP 배터리 시제품 전시 및 생산 중, 2028년 상용화 목표

출처 : 뉴시스 (2023_03_07)

중국이 이미 선점한 저가 시장(LFP)에 우리나라가 뛰어든 이유는 무엇일까?

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삼원계는 고가에 고성능 고급형이라면 LFP는 상대적으로 저렴하고 안정적이라고 할 수 있어.

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LFP는 빨리 닳긴 하지만 인산철의 인과 철이 구하기도 쉽고 매우 저렴해.

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그리고 에너지 밀도가 낮기에 화재 위험성도 낮아서 안정적이야.

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우리나라가 생산하는 주력 배터리는 3원계 배터리라고 계속 언급을 하고 있는데

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리튬을 기본으로 하여 양극재로 니켈과 코발트, 망간을 섞어서 만드는 NCM이 대표적이야.

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구하기 어렵고 비싼 재료가 들어가니 LFP에게 가격경쟁력에서 밀릴 수 밖에 없어.

출처 : 더스쿠프

2021년 테슬라와 GM 등 글로벌완성차 업체들이 LFP 배터리 탑재 비중을 높인다고 했을 때

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국내 배터리 업체들은 큰 신경을 쓰지 않고 3원계 배터리에 집중했었지만

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2년이 지난 2023년 현재는 LFP 배터리 개발에 뛰어들고 있어.

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2018년 기준 NCM 배터리의 시장점유율은 62.3% 였고,

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NCA 배터리의 시장점유율은 26.6%, LFP 배터리는 7.1%였어.

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그러나 2022년 기준 NCM 배터리의 시장점유율은 61.3%로 줄었고

NCA 배터리의 시장점유율은 8.5%, LFP 배터리는 27.2%를 기록했어.

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5년간 삼원계 배터리 시장이 88.9%에서 69.8%로 줄어들 때,

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LFP 배터리 시장은 7%대에서 27%로 약 4배 가까이 커진거지.

출처 : 뉴시스

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Q) 리튬이 부족하다 ?

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인산철과 삼원계에 기본으로 들어가는 친구가 리튬이야.

출처 : YTN 사이언스

2017년 1월에 이미 언급이 되었던 내용이야.

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리튬을 장기간 채굴할 수 있는 곳은 남미나 호주와 같은 일부 지역에만 몰려있는데

* 칠레 41%, 호주 25%, 아르헨티나 10%, 중국 7% 등

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우리나라는 리튬과 같은 자원이 전혀 없으니 전량 수입을 하고 있어.

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IT기기에 들어가는 리튬은 아주 소량이기에 스마트폰 한 대에 들어가는 리튬양은 5~7mg이야.

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태블릿은 약 25~30mg가 들어가는데 아주 적은 양만 사용해도 사용기간은 더 길어져.

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문제는 이 리튬이 전기차에 들어간다는거지.

출처 : IBK

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스마트폰에 5~7mg 들어가는 리튬이 전기차에는 63kg의 리튬이 들어가는데

출처 : yna

테슬라의 2030년 판매 목표인 2천만대를 만들려면

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126만톤의 리튬이 필요한 상황이야.

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한국자원정보서비스에 의하면 전세계 연간 리튬 생산량은 2020년 기준 43만6천 톤인데

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테슬라만 필요한 리튬이 126만톤이라면 ?

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앞으로 리튬에 대한 의존도를 줄이는 방법이 필요할 수 밖에 없어.

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특히나 가장 큰 문제는 중국은 세계 리튬 가공 분야에서 70%를 차지할 정도로 공급망을 장악하고 있어.

출처 : 매일경제

또한 눈치 빠른 칠레는 '리튬 국유화' 선언을 하기도 했지.

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국내 배터리 업체의 리튬 수급 다각화는 매우 중요한 이슈 중 하나야.

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미국 인플레이션 감축법(IRA)은 중국산 리튬 배제가 숙제가 된 만큼

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앞으로 중국 리튬 의존도를 줄이며 수급을 다각화하는 것이 중요해.

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Q) 그래서 앞으로 한국의 주력은?

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중국은 나트륨이온 배터리 양산 확대를 하고 있어.

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LFP 배터리가 장악하고 있는 저가 배터리 시장에 나트륨이온 배터리가 주목을 받고 있는데

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리튬 가격이 폭등하며 저렴한 양극재 재료가 필요하기에 선택한거지.

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우리나라는 차세대 배터리 ​​'전고체 배터리' 상용화를 위한 연구 중이야.

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전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체를 뜻해.

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양과 소가 만날 때 수영을 하기 위해 '물'이 필요하다고 했었는데

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전해질이 액체면 = 전해액

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전해질이 고체면 = 전고체라고 불러.

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전고체 배터리는 전해액 대신 고체가 들어가며 분리막의 역할까지 대신 해줄 수 있어.

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액체의 전해액은 온도 변화나 배터리 팽창, 외부 충격으로부터 안전성이 우려가 되지만

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전고체 배터리는 단단하기에 안전성이 뛰어나다고 할 수 있어.

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전해액을 사용했을 때 분리막이 들어가고, 안전성을 위해 겉을 포장하면서 공간을 차지했다면

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모듈이나 팩으로 포장하지 않아도 되니 더 많은 용량을 바탕으로 에너지 밀도를 높일 수 있어.

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다만, 아직 풀어야 할 숙제들이 많이 남아있지.

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유럽판 IRA인 CRMA가 앞으로 어떤 식으로 구체화 될 것인가?

* 미국의 인플레감축법과 유사해

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이 부분이 중국의 배터리와 한국의 배터리에 큰 영향을 줄 수 있는 이벤트가 될 것 같아.