미래 산업의 핵심동력
미래 산업은 점차 전동화, 무선화가 되어 감에 따라 전지(배터리)로 모든 장비가 구성되는 시대가 열리고 있다.
또한, 이차전지는 현재 세계에서 가장 큰 이슈인 “친환경”이라는 주제와 어울려 글로벌 시장에서 급속도로 성장이 가능하다.
기술 주도권 강화
현재 상용화 된 리튬이온 이차전지는 일본이 1991년에 최초로 상용화하며 지속적인 성장을 거듭해왔다.
2000년대 중반 이후로는 모바일 산업의 성장과 맞물려 소형 이차전지를 필두로 시장이 성장하였으며 대한민국이 글로벌 시장을 주도하였다.
2010년대에 들어서는 전기차 산업의 성장에 따른 중ᆞ대형 이차전지를 기반으로 시장이 성장하고 있으며 거대한 내수 시장을 지니고 있는 중국과 글로벌 시장을 공략한 대한민국과 일본이 경쟁하고 있다.
이차전지는 앞으로도 지속적으로 성장할 것으로 기대되며, 소형 및 중ᆞ대형 이차전지 분야에서 확보한 글로벌 기술 주도권의 강화를 위해 지속적인 대응이 필요하다.
이를 위해 국내에서도 정부의 주도하에 이차전지 분야 R&D에 대한 과제 수와 연구비 모두 증가하는 모습을 보여준다.
[’14 ~ ‘18년까지 5년간의 이차전지 분야 정부 R&D 과제 수 및 연구비 추이]
이차전지 산업 특성 파악
이차전지 산업을 성장시키기 위해서는 이차전지만의 특성을 파악해야 한다.
이차전지의 특성은 크게 3가지로 구분되는 특성을 파악해야 한다.
첫째, 이차전지는 기술 집약적 사업으로 기술을 주도하고, 선점하기 위해 지속적인 R&D 투자가 필요한 사업이다. 소재 자체의 성능이 최우선적인 사업으로 차별화된 성능을 지닌 신소재의 개발, 안정화, 균일화 등이 필요하며, 배터리로 제작 시 수요자의 요구조건에 맞춰 제작이 가능한 설계 기술의 선도가 필요하다. 또한, 이러한 선진 기술의 배터리 및 소재를 지속적으로 생산이 가능하다는 신뢰도가 필요하다.
둘째, 안정적인 공급망의 관리가 필요하다. 이차전지 산업의 소재는 희귀 금속인 리튬 등이 주가 되는 산업으로 소재 및 부품의 원가가 생산 원가의 70% 이상을 차지하는 사업으로 소재 가격의 상승에 따라 이차전지 가격이 좌우된다. 또한 이차전지의 원재료는 특정 국가에 편중되어 있어 안정적 조달 및 가격 변동 관리를 위해 다양한 구매 루트 확보가 필요하다.
[전 세계 리튬 매장량 분포 현황 (출처: R. Keith Evans, Geologist and Industrial Minerals Expert)]
셋째, 수요자 중심의 설계가 필요하다. 첫번째 특성에서도 말했지만, 이차전지는 현재 가장 각광받는 사업인 전기차 사업 이외에도, 모바일, 드론, 로봇, 우주 산업, 방위 산업 등 적용제품이 점차 다양화되고 있어 제품에 맞는 맞춤형 설계가 필요하다. 이에 따라 수요자가 원하는 형태, 성능 품질, 가격 등에 맞는 맞춤 설계 능력과 수요자 중심에서 생각할 수 있는 역량이 필요하다.
이차전지 수요기반 확대
이차전지는 시간이 지남에 따라 점차 수요기반이 확대될 것으로 예상된다.
이차전지는 공공시장을 활용한 이차전지 수요의 확대부터 신규 수요산업 확대에 따른 민간시장 확대에 따라 다양한 분야로 확대되어간다.
먼저 공공 보급 분야를 살펴보면, ESS 분야와 선박이 가장 큰 분야로 볼 수 있는데, ESS의 경우 향후 5년(‘21년~’25년)간 진행될 공공기관의 ESS 설치 의무 조치에 따른 2.2 GWh 규모의 공공 ESS 시장이 창출 될 예정이며, 선박의 경우 관공선(총 388척)을 ‘30년까지 크기 및 운항특성 등을 고려하여 하이브리드 선박으로 전환할 예정이다.
민간시장 지원의 경우 플라잉 카(UAM, PAV)를 비롯한 항공용 이차전지 개발을 ‘25년 상용화를 목표로 핵심부품 개발 지원 중이며, LG 에너지 솔루션에서 리튬-황 전지를 탑재한 무인항공기의 13시간동안 성층권 비행에 성공한 사례(’20.9월)도 있다.
민간 선박의 경우 관광선과 같은 연안 선박을 위한 전기추진선박 개발과 국제운항 선박용 하이브리드 시스템 선박의 개발을 병행하여 기술 지원이 진행되고 있다.
산업용 기계 또한 전동화를 진행하고 있는데, 산업 현장에 어울리는 고출력 배터리팩 개발을 지원하고 있으며, 전기 굴착기 보급 확대를 위해 대당 2,000만원 수준의 보조금 또한 지급되고 있다.
이외에도 철도용 파워팩 개발이나 무가선 트램 개발 등의 철도 분야 지원과 전동 킥보드 등과 같은 1인용 이동수단용 배터리 개발 및 안전신뢰성 평가 인프라 구축 등 다양한 분야에서 민간 주도 개발을 위한 지원이 진행되고 있다.
마무리
이차전지 산업은 전동화, 무선화 시대와 글로벌 친환경 테마에 걸맞은 산업으로 현재에도 빠른 성장을 보이는 산업이며, 지속적인 성장가능성이 예상되는 산업이다. 이에 맞춰 국가 주도의 연구 지원 또한 지속되고 있다. 다만 기술적 우위를 가진 기업, 혹은 국가가 배터리 시장을 독점할 가능성이 있어 항상 선도적 기술을 선점하기 위해 항상 연구 개발이 필요하며, 배터리의 주요 구성 물질인 리튬, 니켈, 코발트 등의 희귀금속은 특정 국가에 매장량이 집중되어, 수입원 다변화 등을 통해 문제 상황에 대처할 수 있는 준비가 필요하다.
출처:
“이차전지 시장”, INNOPOLIS (연구개발특구진흥재단) 글로벌 시장동향보고서
“이차전지”, KISTEP (한국과학기술기획평가원) 기술동향 브리프
“2030 이차전지 산업(K-Battery) 발전 전략”, KDI 경제정보센터
미래 산업의 핵심동력
미래 산업은 점차 전동화, 무선화가 되어 감에 따라 전지(배터리)로 모든 장비가 구성되는 시대가 열리고 있다.
또한, 이차전지는 현재 세계에서 가장 큰 이슈인 “친환경”이라는 주제와 어울려 글로벌 시장에서 급속도로 성장이 가능하다.
기술 주도권 강화
현재 상용화 된 리튬이온 이차전지는 일본이 1991년에 최초로 상용화하며 지속적인 성장을 거듭해왔다.
2000년대 중반 이후로는 모바일 산업의 성장과 맞물려 소형 이차전지를 필두로 시장이 성장하였으며 대한민국이 글로벌 시장을 주도하였다.
2010년대에 들어서는 전기차 산업의 성장에 따른 중ᆞ대형 이차전지를 기반으로 시장이 성장하고 있으며 거대한 내수 시장을 지니고 있는 중국과 글로벌 시장을 공략한 대한민국과 일본이 경쟁하고 있다.
이차전지는 앞으로도 지속적으로 성장할 것으로 기대되며, 소형 및 중ᆞ대형 이차전지 분야에서 확보한 글로벌 기술 주도권의 강화를 위해 지속적인 대응이 필요하다.
이를 위해 국내에서도 정부의 주도하에 이차전지 분야 R&D에 대한 과제 수와 연구비 모두 증가하는 모습을 보여준다.
[’14 ~ ‘18년까지 5년간의 이차전지 분야 정부 R&D 과제 수 및 연구비 추이]
이차전지 산업 특성 파악
이차전지 산업을 성장시키기 위해서는 이차전지만의 특성을 파악해야 한다.
이차전지의 특성은 크게 3가지로 구분되는 특성을 파악해야 한다.
첫째, 이차전지는 기술 집약적 사업으로 기술을 주도하고, 선점하기 위해 지속적인 R&D 투자가 필요한 사업이다. 소재 자체의 성능이 최우선적인 사업으로 차별화된 성능을 지닌 신소재의 개발, 안정화, 균일화 등이 필요하며, 배터리로 제작 시 수요자의 요구조건에 맞춰 제작이 가능한 설계 기술의 선도가 필요하다. 또한, 이러한 선진 기술의 배터리 및 소재를 지속적으로 생산이 가능하다는 신뢰도가 필요하다.
둘째, 안정적인 공급망의 관리가 필요하다. 이차전지 산업의 소재는 희귀 금속인 리튬 등이 주가 되는 산업으로 소재 및 부품의 원가가 생산 원가의 70% 이상을 차지하는 사업으로 소재 가격의 상승에 따라 이차전지 가격이 좌우된다. 또한 이차전지의 원재료는 특정 국가에 편중되어 있어 안정적 조달 및 가격 변동 관리를 위해 다양한 구매 루트 확보가 필요하다.
[전 세계 리튬 매장량 분포 현황 (출처: R. Keith Evans, Geologist and Industrial Minerals Expert)]
셋째, 수요자 중심의 설계가 필요하다. 첫번째 특성에서도 말했지만, 이차전지는 현재 가장 각광받는 사업인 전기차 사업 이외에도, 모바일, 드론, 로봇, 우주 산업, 방위 산업 등 적용제품이 점차 다양화되고 있어 제품에 맞는 맞춤형 설계가 필요하다. 이에 따라 수요자가 원하는 형태, 성능 품질, 가격 등에 맞는 맞춤 설계 능력과 수요자 중심에서 생각할 수 있는 역량이 필요하다.
이차전지 수요기반 확대
이차전지는 시간이 지남에 따라 점차 수요기반이 확대될 것으로 예상된다.
이차전지는 공공시장을 활용한 이차전지 수요의 확대부터 신규 수요산업 확대에 따른 민간시장 확대에 따라 다양한 분야로 확대되어간다.
먼저 공공 보급 분야를 살펴보면, ESS 분야와 선박이 가장 큰 분야로 볼 수 있는데, ESS의 경우 향후 5년(‘21년~’25년)간 진행될 공공기관의 ESS 설치 의무 조치에 따른 2.2 GWh 규모의 공공 ESS 시장이 창출 될 예정이며, 선박의 경우 관공선(총 388척)을 ‘30년까지 크기 및 운항특성 등을 고려하여 하이브리드 선박으로 전환할 예정이다.
민간시장 지원의 경우 플라잉 카(UAM, PAV)를 비롯한 항공용 이차전지 개발을 ‘25년 상용화를 목표로 핵심부품 개발 지원 중이며, LG 에너지 솔루션에서 리튬-황 전지를 탑재한 무인항공기의 13시간동안 성층권 비행에 성공한 사례(’20.9월)도 있다.
민간 선박의 경우 관광선과 같은 연안 선박을 위한 전기추진선박 개발과 국제운항 선박용 하이브리드 시스템 선박의 개발을 병행하여 기술 지원이 진행되고 있다.
산업용 기계 또한 전동화를 진행하고 있는데, 산업 현장에 어울리는 고출력 배터리팩 개발을 지원하고 있으며, 전기 굴착기 보급 확대를 위해 대당 2,000만원 수준의 보조금 또한 지급되고 있다.
이외에도 철도용 파워팩 개발이나 무가선 트램 개발 등의 철도 분야 지원과 전동 킥보드 등과 같은 1인용 이동수단용 배터리 개발 및 안전신뢰성 평가 인프라 구축 등 다양한 분야에서 민간 주도 개발을 위한 지원이 진행되고 있다.
마무리
이차전지 산업은 전동화, 무선화 시대와 글로벌 친환경 테마에 걸맞은 산업으로 현재에도 빠른 성장을 보이는 산업이며, 지속적인 성장가능성이 예상되는 산업이다. 이에 맞춰 국가 주도의 연구 지원 또한 지속되고 있다. 다만 기술적 우위를 가진 기업, 혹은 국가가 배터리 시장을 독점할 가능성이 있어 항상 선도적 기술을 선점하기 위해 항상 연구 개발이 필요하며, 배터리의 주요 구성 물질인 리튬, 니켈, 코발트 등의 희귀금속은 특정 국가에 매장량이 집중되어, 수입원 다변화 등을 통해 문제 상황에 대처할 수 있는 준비가 필요하다.
출처:
“이차전지 시장”, INNOPOLIS (연구개발특구진흥재단) 글로벌 시장동향보고서
“이차전지”, KISTEP (한국과학기술기획평가원) 기술동향 브리프
“2030 이차전지 산업(K-Battery) 발전 전략”, KDI 경제정보센터