2020년 12월 10일 목요일입니다.
안녕하세요? 할로파파 입니다.
오늘은 이차전지산업에 관한 정보를 공유해 드리도록 하겠습니다.
최근 전기차, ESS(에너지 저장시스템) 등 관련 산업 수요 증가로 이차전지산업의 확대되고 있습니다.
연평균 20% 이상씩 비약적으로 증가하고 있다고 하니 앞으로 성장이 기대되고 있습니다.
내용은 이차전지산업의 중요성, 관련 산업의 주요 이슈, 산업기술 전망 등의 순서로 다뤄보도록 하겠습니다.
1. 이차전산업의 중요성
1) 미래유앙산업의 핵심파워코어로의 이차전지
- 4차 산업혁명에 따른 에너지의 편리한 사용을 극대화할 수 있는 모바일화로 인해 이차전지는 미래 유망산업에
있어 단순한 부품이 아닌 초연결을 위한 파워코어로 부각되고 있음
① 기존 단순 전자부품에서 IoT기기, 전기차 등의 다양한 물류의 전장화, 증가하는 친환경의 신재생에너지의 저장분야의
핵심 주력산업으로 부상
② 에너지를 지속적으로 공급받거나, 소진 시 바로 보충해야 하는 시공간적 제약을 극복하는 초연결 사화의 현실화를
위해서는 고성능 이차전지 기술이 반드시 필요
2) 초연결화의 핵심 동력원으로서의 새로운 블루오션 시장
- 이차전지는 4차 산업혁명의 전장화, 초연결화의 핵심 동력원으로서, 그 영역이 기존 모바일 IT기기를 넘어, 전기차
(EV), E-mobility, 로봇, 에너지저장장치(ESS) 등으로 급속도의 확장이 예상됨
① 이차전지의 대표주자인 리튬이차전지는 '25년경에는 메모리반도체 시장규모를 넘어서는 1,600억불 수준으로 성장할
것으로 전망(출처 : SNE 리서치 2020)
② 특히 이차전지 시장을 주도하고 있는 전기차용 배터리 시장은 미국, 유럽, 중국의 친환경차 보급 확대, 유럽의 이산화
탄소 감축 등 이차전지 수혜정책으로 '25년 시장은 '20년 대비 2배 이상 성장이 예상되며, '24년경에는 수요가 공급을
초과하는 사태가 발생할 것으로 전망(출처 : SNE 리서치 2020)
3) 전기차(EV), 에너지저장시스템(ESS)용으로 급격한 시장 확대
- 세계 리튬이차전지시장은 모바일 IT용에서 EV, ESS 등 시장 확대로 인해 '20년 대비 7.6배 이상의 급격한 속도로
증가하여, '30년에는 3,500억불 이상 규모로 성장할 것으로 전망(출처 : SNE 리서치 2020)
① '91년 일본 소니사에서 첫 제품을 출시한 이후 지난 30년간 리튬이차전지의 에너지밀도는 3.5배 증가한 반면, 가격은
'10년 이후로 1/6 수준으로 감소
② 세계 전기차 판매량은 '18년 541만대에서 연평균 21.3% 성장하여 '30년에는 47,687만대까지 늘어날 것으로 전망
되면서 이에 따른 자동차용 배터리 수요가 급격히 증가할 것으로 전망(출처 : SNE 리서치 2020)
2. 이차전지 산업현황의 주요 이슈
1) 국가적 차원에서의 공격적 투자·지원을 통한 이차전기 산업 경쟁 심화
- 이차전지산업은 한·중·일 3국 기업들의 시장 주도 및 시장 선점을 위한 기업간 경쟁이 심화되고 있으며, 결국
대규모 생산력을 갖춘 5~7개사의 과점체제로 재편될 것으로 전망
① '00년 초반까지는 기술적 우위를 지닌 일본기업이 시장을 주도하였으며, 모바일 IT시장이 급성장한 후반에는 대량의
수요 기반을 가진 한국기업 중심으로 경쟁의 축이 이동하였으며, '10년 중반 이후부터 중국기업의 성장과 더불어
시장이 재편되고 있음
② 리튬이차전지시장 중 가장 큰 규모를 가지는 전기차용 시장에서 국가적 차원에서의 지원을 기반으로 중국기업의
급격한 성장이 진행되고 있음('19년 기준 전기차용 배터리시장의 42%를 차지)
- 지속적인 성장이 예상되는 전기차용 배터리산업의 가장 중요한 이슈는 보조금 규모 축소 및 폐지라는 위협요인을
완화할 수 있는 배터리의 가격 하락 가능성이며, '25년경에는 100불/kWh 이하로 떨어질 것으로 전망(출처 :
BNEF 2019)
- 이차전지산업 관련 경쟁국들은 공격적인 수요산업 투자 및 지원을 통해 향후 급격한 시장 확대가 예상되는
이차전지의 공급망 구축 및 내재화를 모색 중
① 중국의 수요기업 지원 및 전지기업 세제 혜택 등으로 CATL이 최대 전지기업으로 부각하였으며, 유럽 및 미국에서는
이차전지 제조기반의 내재화를 위해 적극적인 투자를 진행 중임
② 한국의 경우에는 이차전지 제조기술은 전지3사(LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션)가 세계 최고수준이나, 원재료비
70%를 차지하는 소재·부품기술은 질적으로 일본에, 규모 및 가격경쟁력 측면에서는 중국에 뒤쳐져 있음
2) 리튬이차전지의 기술적 한계 접근
- 최근 기존 이차전지가 시장에 등장한지 30여 년이 지나면서 기술적 한계가 도래되고 있으나, 이를 극복할 수 있는
기술 개발에는 여전히 많은 노력이 필요
① 공정혁신, 고체전해질, 리튬금속 등 혁신적 소재 기반의 차세대 이차전지 개발을 위해 노력 중
② 이차전지의 에너지밀도는 30여 년간 지속적으로 향상되어 왔으나, 그 향상 추이는 갈수록 줄어들어 기술적 한계인
300~350Wh/kg에 다다르고 있으며, 특히 최근 용량이나 안전성 개선에 있어 수요자의 요구를 따라잡지 못하는
실정임
- 한계성능 돌파구로서의 차세대전지에 대한 연구개발이 10년 이상 활발히 진행되고 있으나, 사업화에는 난항
① 상용 리튬이차전지산업의 후발주자인 미국이나 유럽에서는 차세대 이차전지에 역량을 집중하고 있으며, 시제품
수준에서의 성능 검증은 일부 진행되었으나, 제조 공정효율, 품질 신뢰도, 가격 등 제품화기술과 관련된 부분에서는
아직 해결해야할 난제가 많음
② 일본은 10년 이상 산·관·연·학계의 연구협력과 기술투자로 차세대 전고체전지 기술 개발 및 상용화에 가장 앞서
있으나, 전기차용 차세대 전고체전지로 각광받는 황화물계 전고체전지도 상용화 시점을 2030년 이후로 보고 있음
3) 이차전지의 안전기반 마련 절실
- 전 세계적으로 전기차, ESS 및 소형 이차전지 등 다양한 분야에서 크고 작은 발화, 화재사고가 빈번히 발생하고
있어, 이차전지 시장 확대에 따른 고안전성 확보기술이 매우 중요한 경쟁력 요소로 대두되고 있음
① 국내에서도 스마트폰 발화사고, 전기차 화재사고, ESS 화재사고가 발생하여, 많은 물적 피해가 발생하였으며, 향후 10
년간 5배 이상 성장할 시장을 감안할 때, 이차전지의 안전이슈에 대한 대응 마련이 필요
② 많은 양의 에너지를 담고 있는 이차전지는 다양한 환경에서 발화, 화재사고가 발생할 수 있어, 이차전지의 제조, 사용,
처리 전 분야에 걸친 안전기술 개발이 시급
3. 이차전 산업기술 전망
1) 이차전지 한계 성능 돌파를 위한 기술 개발 가속화
- 이차전지 산업기술은 보다 많은 에너지, 보다 빠른 충전편이성 등 기존 상용 이차전지 대비 고성능을 원하는
수요산업의 니즈를 반영하기 위해 노력하고 있음
① 현재 세계 최고 수준인 300Wh/kg을 뛰어 넘어, 400Wh/kg 이상의 초고에너지밀도 차세대 이차전지 제품화를 위한
전지 기업간 무한 경쟁이 시작되었음
② 또한 동시에 전기차 등 중대형 이차전지 시장 점유율 확대를 위해 고성능과 더불어 저가격화를 위한 새로운 전지
설계기술, 공정기술 개발에도 집중하고 있음
③ 다만 세계 최고 수준의 초고성능 이차전지 제품화를 위해서는 사용자가 믿고 사용할 수 있는 안전성이 담보된 제품화
기술 개발이 필요
2) 시장 확대에 따른 안전한 이차전지 생태계 강화
- 이차전지 시장이 확대됨에 따라 이차전지의 생산부터 사용, 처리에 이르기까지 전주기에 걸쳐 보다 안전한 이차
전지 환경 조성이 매우 중요한 화두로 부상
① 가장 안전한 이차전지를 생산하는 것 중에 하나가 화재에 취약한 액체전해질을 고체전해질로 대체한 전고체전지
기술을 적용하는 것임
② 또한 전기차용 배터리 시장 규모가 커짐에 따라 사용 연한이 끝난 사용 후 배터리의 배출이 급격히 증가할 것으로
예상되는 가운데, 이를 보다 효율적으로 처리, 관리하는 방안 마련이 절실히 필요함
③ 사용 후 배터리의 안전을 진단하고 잔존가치를 판단하여, 이를 다시 다양한 용도로 재사용할 수 있는 생태계 조성을
통해 새로운 시장 형성에도 기여할 수 있음
④ 최종 수명을 다한 폐이차전지는 보다 친환경적이고 안전한 방식의 재활용기술을 통해 재자원화가 가능
4. 결론
1) 4차 산업혁명, 초연결의 핵심인 이차전지
- 이차전지는 다양한 미래유망산업에서 핵심적으로 필요로 하는 모바일 에너지원으로서, 시장 자체의 급격한
성장뿐만이 아니라 EV, ESS 등 수요산업의 성장을 이끌어낼 분야임
① 경쟁적으로 이차전지산업을 주도하려는 현 상태에서 우리나라의 이차전지산업이 시장을 지배하기 위해서는
고에너지밀도, 고안전성, 고출력 등 성능에서 세계 최고수준을 구현할 수 있으면서도 안전하고 편리하게 사용할 수
있는 이차전지 및 이를 위한 핵심 소재·부품·장비 제품 개발이 가장 중요
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