한중일 배터리 삼국지

전기차 배터리 시장, 글로벌 1위를 수성하라 (한국무협협회 보고서 인용)

 

향후 배터리 산업은 글로벌 경쟁 심화로 5개 미만의 업체가 시장을 독점 또는 과점할 가능성이 높다. 앞으로 2~3년이 우리 배터리 업계의 경쟁력을 좌우할 중요한 기점인 만큼 1)차세대 기술 선점, 2)시장 점유율 확대, 3)원자재의 안정적 확보, 4)산업 육성 정책 및 인프라 확충, 5)혁신을 선도하는 생태계 구축 등 시급한 주요 과제 해결을 위해 산·관·학의 집중적인 협력 체계 구축이 필요하다.

 

- 소재 원천 기술 및 원자재 확보, 인프라 확충, 전후방 생태계 구축 등에 더욱 경주해야 -

 

제2의 반도체로 불리며 우리 수출의 미래 먹거리로 꼽히는 이차전지에 대한 글로벌 관심과 시장 선점을 위한 경쟁이 치열하다.

 

우리나라의 배터리 수출은 2014년부터 2019년까지 연평균 12.8%의 성장률을 보이며 급격히 성장 중이다. 또한 올해 상반기 우리 기업의 세계 시장 점유율은 34.5%(10대 배터리 업체, 출하량 기준)로 경쟁국인 중국(32.9%)과 일본(26.4%)보다 앞섰다.

 

 

[참고 1] 연도별 한·중·일 글로벌 배터리 시장 점유율 변화(%)

연도/국가	2016	2017	2018	2019	2020
한국	9.5	18.7	13.7	15.6	34.5
중국	24.7	24.6	38.8	42.7	32.9
일본	37.0	39.2	28.9	28.3	26.4
합계	71.2	82.5	81.4	86.6	93.8

자료 : SNE Research

주 : 글로벌 10대 배터리 생산 업체의 상반기 출하량 기준

 

최근 배터리 시장에서는 글로벌 경쟁을 더욱 촉진하는데 몇 가지 큰 변화가 나타났다.

첫째, 배터리 성능 개선 및 가격 하락이다. 배터리 기술이 향상되면서 에너지 밀도 및 주행거리가 증가되었으며, 생산 공정의 효율화 및 규모의 경제를 이뤘다. 둘째, 글로벌 합종연횡 및 생산 현지화 확대이다. 배터리 업체들은 투자리스크 분산을 위해 수요처인 완성차 업체와 합작법인 설립 등 협력체계 구축에 집중하고 있다. 셋째, 완성차 업체의 배터리 자체 생산 추진이다. 최근 완성차 업체들이 배터리 수직계열화를 통해 배터리 시장에 발을 들이면서 향후 경쟁 구도가 더욱 다양해질 전망이다.

 

각국의 배터리 산업 주도권을 갖기 위한 각축전이 심화되면서 중장기적으로는 기술력, 점유율, 규모의 경제를 고루 갖춘 5개 미만의 업체가 시장을 독점, 또는 과점하는 양상으로 흘러갈 가능성이 크다.

 

우리 기업이 이러한 시장 변화에 대응하는 한편 글로벌 배터리 시장을 주도하기 위해 해결해야 할 과제는 크게 5가지 측면에서 살펴볼 수 있다.

첫째, ‘기술 수준 향상’ 과제로는 기존 배터리 성능 향상을 위한 첨가제 활용과 전고체 배터리 등 차세대 배터리 개발을 꼽을 수 있다.

둘째, ‘시장 점유율 확대’를 위해서는 글로벌 수요 변화 요인에 주목하면서 해외 시장 다변화 노력을 지속해야 한다.

셋째, ‘안정적 원자재 공급’ 역시 중요한 과제이다. 공급이 불안정한 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 원재료의 해외 공급처를 확보하고 광물 차원의 장기 계약을 체결하는 것이 필요하다.

넷째, ‘산업의 제도적 과제’로는 정부의 법 및 제도의 개선과 인프라 확충이 있다. 자동차 산업이 부품과 서비스 중심으로 재편됨에 따라 선행적 가이드 라인과 함께 관련 제도의 정비를 추진하는 한편 전기차 충전소등 인프라 확충이 요구된다.

다섯째, ‘혁신을 선도하는 생태계 조성’을 위해서는 전방 산업의 구조 조정 및 후방 산업의 응용 분야 발굴이 중요하다. 기존 완성차 부품사들에 대한 R&D 및 사업재편 지원 방안과 함께 배터리를 활용한 새로운 산업을 개척하는 노력도 이어가야 한다.

 

보고서는 최근 배터리 시장의 경쟁 심화 요인으로 ▲배터리 단가 하락, ▲글로벌 합종연횡, ▲완성차 업체의 배터리 시장 진출(수직 계열화)을 꼽았으며, 이에 따라 전 세계 생산의 93.8%를 차지하는 한·중·일 간의 각축전도 치열해 질 것으로 내다 봤다. 보고서는 따라서 “앞으로 2~3년이 배터리 산업의 미래 경쟁력을 좌우할 중대 고비가 될 뿐만 아니라 중장기적으로는 경쟁력 있는 5개 미만의 업체가 시장을 독점 또는 과점하는 형태로 흘러갈 가능성이 높다”면서 핵심 경쟁력을 선점하지 못하면 시장 점유율이 후퇴할 수도 있다고 경고했다.

더구나, 소재 원천 기술은 한·중·일 3국이 박빙을 이루는 만큼 전고체 배터리 등 차세대 기술 특허의 확보가 무엇보다 중요할 것으로 보았다. 또한 과거 LCD 분야에서 중국이 특허 수에서 우리를 추월한 후 시장 점유율 1위를 빼앗아 간 사례를 들며 소재 기술의 특허와 상용화에 정부 관심 제고도 필요하다고 주장했다.

 

이 밖에도 리튬, 니켈 등 원자재의 안정적 확보와 전기차 충전소와 같은 인프라 확충, 전·후방 산업의 전기차 시대로의 전환 대응, 혁신을 선도하는 생태계 구축 등도 중요한 과제로 보고서는 꼽았다.

 

여기서 잠깐 전고체 뱃터리란?

 

배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 고체로 된 2차전지로, 에너지 밀도가 높으며 대용량 구현이 가능하다. 또 전해질이 불연성 고체이기 때문에 발화 가능성이 낮아 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 꼽힌다.

현재 가장 많이 사용되는 2차전지인 리튬이온 배터리의 경우 액체 전해질로 에너지 효율이 좋지만, 수명이 상대적으로 짧고 전해질이 가연성 액체여서 고열에 폭발할 위험이 높다.반면 전고체 배터리는 전해질이 고체이기 때문에 충격에 의한 누액 위험이 없고, 인화성 물질이 포함되지 않아 발화 가능성이 낮아 상대적으로 안전하다. 또 액체 전해질보다 에너지 밀도가 높으며 충전 시간도 리튬이온 배터리보다 짧다. 여기다 대용량이 구현이 가능해 완전 충전할 경우 전기차의 최대 주행거리를 800km로 늘릴 수 있다. 특히 전고체 배터리는 확장성이 높아 플렉서블(flexible) 배터리로 활용할 수 있어 리튬이온 배터리를 대체할 기술로 주목받고 있다. 그러나 고체 전해질의 경우 액체 전해질보다 전도성이 낮아 효율이 떨어진다는 문제가 있다. 또 2020년 5월 현재까지 전고체 배터리 양산에 성공한 기업은 없으며 배터리 규격 국제 표준화, 수명 예측 기술 개발 등이 필요해 상용화에는 시간이 걸릴 전망이다.

[네이버 지식백과] 전고체 배터리 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)

 

전해질이 액체가 아닌 고체라서 전고체 뱃터리가 된 것이로군. 영혼까지 문과생인 나에게는 왠지 낯설고 겁이나는 기술용어들

 

 

관심종목인 SDI에서는 전고체 뱃터리를 아직은 개발중이고 2027년까지 멀게 내다보고 있는 중이네...

 

• 입력 2020.09.04 06:15 | 수정 2020.09.04 09:09
• EBN 정민주 기자 (minju0241@ebn.co.kr)

삼성SDI가 독자 기술력으로 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재를 개발 중이다. 이미 소형전지에는 적용된 상태로 연내 전기차용 NCA 양극재 및 배터리 개발을 완료한다는 계획이다.

 

4일 관련 업계에 따르면 삼성SDI는 니켈 함량이 88%에 달하는 전기차용 하이니켈 NCA 양극소재 개발을 올해 4분기에 마무리하고 내년 중 차세대 전기차 배터리 젠(Gen)5에 적용한다.

당초 삼성SDI는 2023년 젠5 양산을 본격화 할 계획이었지만 고객사의 전기차 개발에 따라 시기를 앞당긴 것으로 전해진다. NCA 양극재가 적용된 젠5 배터리는 2021년부터 10년간 독일 BMW 5세대 전기차에 탑재된다.

 

회사 관계자는 "NCA는 NCM(니켈·코발트·망간), LMO보다 출력과 에너지밀도가 높아 전동공구에서 주로 사용되고 있는데, 이번에 전기차용이 개발되면 주행거리 증대에도 기여할 수 있을 것"이라고 전했다.

 

NCA는 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄)와 함께 차세대 배터리 시장을 선도할 양극재로 불린다. 삼성SDI의 NCA 양극재는 기존 양극재 대비 에너지 밀도가 20% 높아 한 번의 충전으로도 600km 이상 주행이 가능하다.

kWh당 배터리 원가는 20% 이상 낮췄다. 가격변동성이 크면서도 비싼 코발트를 대체하면서다. 런던금속거래소에 따르면 현재 코발트 가격(약 톤당 3만3000달러)은 니켈(1만5000달러)보다 2배 비싸다.

 

무엇보다도 안전성 향상에 주력했다. 지난 2004년 첫째도 안전, 둘째도 안전, 셋째도 안전이라는 이른바 'K-812 일류화 전략'을 세운 삼성SDI는 NCA 양극재 개발에서도 이를 반영했다. 삼성SDI가 개발한 NCA 양극재는 리튬이온이 빠르게 움직이면서 화재 위험을 높여도 배터리 내부를 안정적으로 유지하는 것으로 알려졌다. 알루미늄이 배터리 온도가 급상승하는 것을 막는다.

 

이에 충·방전에서도 강점을 보일 전망이다. 스탠포드대학 연구팀은 이와 관련 NCM 배터리는 1000회까지 충·방전하면 열화가 시작되지만 NCA는 7500회 충·방전에도 용량 축소 현상이 일어나지 않는다고 밝혔다.

 

이밖에도 삼성SDI는 꿈의 배터리로 불리는 전고체 배터리 개발에도 속도를 내고 있다. 전고체 배터리 상용화 시점은 2027년으로 제시했다.

 

회사 관계자는 "고함량의 니켈이 들어가는 더욱 안전한 하이니켈 NCA 양극 소재 개발을 지속할 예정"이라며 "초격차 기술 확보로 배터리 시장을 리딩할 것"이라고 강조했다.

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해외 전기차 완성 기업들의 뱃터리 전략 (최근자료로 업데이트 해둘 것)