[칼럼] `2차전지` 미래 먹거리로 키우는 길

NEW [칼럼] `2차전지` 미래 먹거리로 키우는 길

이지윤
2013-10-10
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최근 휴대용 모바일 IT 시장의 급성장과 하이브리드자동차와 전기자동차 시장의 개막, 각국의 활발한 신재생에너지 지원 정책에 따라 전지산업의 중요성이 부각되고 있다.

특히 2차전지, 연료전지, 태양전지 등 차세대 전지시장에 대한 기술개발과 시장선점 경쟁은 치열하게 전개되고 있다.

현재 한국에서는 130여개 업체가 전지산업에 참여하고 있으며, 1차전지와 2차전지를 포함한 전지산업 생산액은 2008년 5조 1,794억 원에서 연평균 7.61% 증가하면서 2012년 6조 9,451억 원으로 성장하였다.

2차전지는 화학에너지가 전기에너지로 변환되는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말하며, 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬이온폴리머전지 등이 있다.

2차전지는 지금까지 모바일 디바이스에 소형전지로 주로 쓰지만, 앞으로 중대형 2차전지 수요가 전기자동차 및 에너지 저장장치인 ESS시장이 예상되면서 구조적 변화가 일어날 예정이다.

예컨대 스마트폰 5000대 분량의 2차전지가 테슬라 전기자동차 1대에 들어가는 양 밖에 되지 않는다.

테슬라가 올해 2만대 팔릴 것으로 보이는데 이는 스마트폰에 들어가는 전지의 1억대 분량을 쓰는 셈이다.

현재 테슬라 생산원가의 약 50%를 2차전지가 차지하고 있는데 가격은 지속적으로 하락중이다.

현재 전기자동차의 시장 확대를 위한 선결과제는 1회 충전으로 300km 이상 주행하고, 1회 충전시간은 5분 이내이면서 어디서든 쉽게 충전할 수 있어야 한다.

이 같은 과제를 어느 정도 해결함으로써 현재 테슬라는 전기자동차 보급이 확산되는 시발점에 근접한 것이다.

자동차 산업에서 이미 수요가 일어나는 중이며, 전력난과 관련 ESS 수요가 폭발하고 있다는 점 등이 앞으로 2차전지산업의 성장을 예상된다.

전기자동차는 1832년 개발됐는데, 이는 1887년 개발된 가솔린자동차 보다 먼저 개발되었지만 전기자동차는 가격경쟁력에서 가솔린자동차에 밀리면서 상용화가 되지 못했다.

리튬폴리머전지는 니켈수소전지나 납축전지와 같은 전지들에 비해 25~35%의 출력량과, 35-40%의 에너지 밀도가 더 높아 하이브리드 자동차와 전기자동차에 주로 사용하게 될 것으로 전망한다.

리튬풀리머전지는 2010년부터 2016년까지 연평균 성장률 48%로 증가 할 것으로 전망했다.

현대와 기아 자동차의 하이브리드 모델들도 리튬퓰리머전지를 장착할 것이며, 리튬퓰리머전지는 2차전지시장을 선두 할 것이다.

도요타와 혼다 같은 일본 자동차기업들에 의해 니켈수소전지가 대량 출시되면서 전기자동차에 주로 사용 되었고, 지난 몇 년간 이들은 이미 검증되었다.

하지만 에너지 밀도와 출력 밀도에 대한 강점을 갖고 있는 리튬퓰리머전지가 앞으로 미래 전기자동차에 장착되어 질 것이다.

최근 리튬이온전지는 시험 단계에서 일부 제조업체들이 리튬이온전지를 출시하였지만, 아직까지 검증되지 않은 상태이다.

하반기부터 국내외에서 전기차의 핵심 부품인 2차전지시장을 선점하려는 국내외 업체들의 경쟁이 본격화되고 있으며, 2차전지를 지배하는 기업이 미래의 자동차 및 전력시장을 석권한다는 것이 업계의 지배적인 시각이다.

실제로 리튬소형전지는 연평균 9% 성장하고 있고, 중대형전지는 2015년 전체시장의 50% 차지할 것으로 예상된다.

물론 전지시장의 빠른 성장 예상되므로 국내에서는 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션, 현대중공업 등 주요기업들이 2차전지사업에 본격적으로 나서고 있다.

앞으로 지능형 전력망이 본격화되면 가정마다 ESS용 전지가 설치돼 에너지 효율을 최적화하게 된다.

ESS용 리튬이온전지 시장이 2010년 2조원에서 2020년 47조원 규모로 성장할 것으로 내다보고 있다.

ESS 시장은 연평균 54% 성장할 것으로 예상돼 전기차용 전지 성장률 24%의 두 배가 넘는다.

그러나 10월1일 오전 워싱턴주 시애틀에서 테슬라 화재사건이 발생했다.

테슬라의 `모델 S' 차량을 몰던 운전자가 도로 위의 대형 금속물체와 충돌한 후 차량 앞부분에서 불길이 솟아올랐다.

사고차량 운전자는 아무 부상 없이 안전하게 차를 멈추고 빠져나갈 수 있었고, 리튬이온전지에서 화재가 난 걸로 전해졌다.

그동안 모델 S 차량은 안전도가 높다는 평가를 받았다.

지난 8월 모델 S 차량은 미국 도로교통안전국(NHTSA)이 시행한 모든 테스트 부문에서 별 5개의 안전등급을 받았다.

리튬2차전지는 초기에 미국 주도의 산업이었지만 현재 한국과 일본에 밀려 미국이 주도권을 잃은 상황이다.

지금까지 국내 리튬2차전지업체들은 일본을 따라잡기 위해 노력하여 독보적이던 일본의 시장 지배력을 약화시켜 왔지만, 향후에는 풍부한 저가의 원재료를 바탕으로 급속도로 성장하고 있는 중국기업과의 경쟁이 심화될 것으로 예상된다.

중국은 일단 시장이 본격적으로 형성되면 높은 시장수요를 바탕으로 급성장할 수 있다.

그 전에 우리기업이 지닌 기술력을 바탕으로 시장을 선점하여 미래 먹거리 산업으로 발전시켜야한다.

차세대 2차전지시장은 가격경쟁력 확보를 위해 소재개발 등 활발한 연구개발이 이루어지고 있으며, 테슬라화재 사건에 보듯이 안정성을 위한 연구개발도 매우 중요하다.

현재 국내업체들은 소형리튬전지 수억 개가 출시되었지만 안정성을 제공할 수 있는 기술력을 가지고 있어 시장 장악력을 가지고 있다.

국내 특허출원을 살펴보면, LG화학, 삼성SDI 순으로, 45.5% 이상을 점유하고 있으며, 특히 리튬2차전지의 핵심 소재 부품을 생산하는 국내 중소소재업체는 3.0%를 점유하고 있어, 상대적으로 중소소재업체의 지식재산권에 대한 경쟁력이 매우 취약한 것으로 분석되고 있다.

특히 중소소재기업의 기술 수준이 향상되어야만 완제품 2차전지의 경쟁력도 높아질 수 있는 만큼, 전략적으로 중소소재기업의 연구개발 지원을 위한 정부 및 대기업의 관심과 투자가 필요하다.

유승화 아주대 정보통신대학 교수

[디지털타임스 2013.10.9.]

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