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배터리 시장 분석 및 폐배터리 재활용 [2022-03-30]

2022-05-25
조회수 396

1. 배터리 시장동향 및 분석 

2. 전기차 폐배터리-태양광 연계해 ESS로 재활용 연구 추진 

[REOB 리서치_에너지분야]


1. 배터리 시장동향 및 분석


배터리시장의 성장 가능성

“이것은 새로운 석유 (new oil)다. 100년 된 공급망을 재편하고 산업 질서를 새로 확립하게 될 것 이다.” 글로벌 투자은행 모건 스탠리는 글로벌 배터리 산업에 대해 “전기차나 ESS (에너지 저장 시 스템)뿐 아니라 각종 산업과 ESG (환경·사회적 책임·지배구조 개선) 전략, 친환경 위주의 공공 정책 이 결합하는 지점에 서 있다”며 이렇게 전망했다. 여기서 말하는 배터리는 한번 쓰면 버려야 하는 일차 전지가 아니라 충전과 방전을 반복하며 반영구적으로 사용하는 이차 전지를 말한다. 배터리 는 전기차와 ESS 외에도 무선 가전, 로봇, 사물 인터넷 등 무선화 (코드리스, cordless)로 된 대부 분의 4차 산업 상품을 움직일 필수품으로 꼽힌다. 배터리를 ‘미래 산업의 쌀’이라 부르는 이유다 


전기차의 심장 배터리 

전기차(EV)의 전성시대가 도래하고 있다. ‘전기차=친환경차’ 라는 공식이 성립되면서 전기차의 인 기는 고공행진을 이어갈 것으로 보인다. 시장조사업체 블룸버그NEF는 “2020년에 판매된 승용차 중 4 %만이 전기차였으나, 2030년에는 그 비중이 34 %로 높아질 것” 이라고 밝혔다. 이와 함께 전기차 판매량은 2025년 1070만 대, 2030년 2820만 대로 늘어날 것이며 2036년에는 신차 판매 점유율에서 전기차가 내연기관차 (휘발유, 경유 등)를 앞설 것으로 전망했다. 전기차 시장 전망이 밝을 것으로 예상되는 가운데, 전기차의 ‘심장’ 배터리를 둘러싼 관심이 뜨겁다. 지금 전 세계가 전기차 배터리 전쟁 중이라고 해도 과언이 아니다. 일반적으로 전기차 배터리는 셀 (Cell), 모듈 (Module), 팩 (Pack)으로 구성된다. 셀은 배터리의 가 장 작은 단위로, 전기차의 전반적인 성능에 중심적 역할을 한다. 모듈은 배터리 셀을 외부 충격으 로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 것이다. 이 모듈 여러 개를 모아 배터 리의 온도나 전압 등을 관리하는 배터리 관리 시스템 (Battery Management System)과 냉각장치 등을 추가한 것이 팩이다. 최종적으로 배터리는 전기차에 하나의 팩으로 들어가게 된다


글로벌 배터리 예상수요

통계 조사 기업 스태티스타 (Statista)에 따르면, 지난해 185 GWh (기가와트시)였던 글로벌 배터리 수요는 2030년 2035 GWh까지 늘어날 것으로 예상된다. 연평균 증가율이 27 %에 달한다. 배터리 산업의 양대 분야인 전기차 배터리와 ESS 시장은 각각 2025년 1600 억달러, 2026년 1060 억달러 규모로 성장할 전망이다. 이런 추세라면 2030년엔 ‘현대 경제의 혈액’이라는 반도체 산업 규모를 뛰어넘을 것이라는 예상도 나온다.

 

한국 vs 일본 vs 중국 배터리 전쟁 

배터리는 안정성, 에너지 효율성, 가성비에 따라 값이 매겨진다. 현재 시장에서 가장 인기가 높은 건 리튬이온 배터리다. 리튬 배터리 양극과 음극 사이를 리튬이온이 이동하면서 발생시킨 전자의 움직임이 전기를 만들어낸다. 1991년 일본 소니가 최초로 양산에 성공한 이후 스마트폰과 전기차 등에 사용되며 이차 전지계의 대세가 됐다. 이차 전지 중 가장 시장이 큰 전기차용 배터리 시장은 그동안 일본이 앞서가고 한국과 중국이 뒤 를 쫓는 형세였다. 2019년 초 까지만 해도 일본 파나소닉이 점유율 50 %를 넘기며 1위를 지켜왔 다. 그러다 한국 LG에너지솔루션이 지난해 처음으로 파나소닉을 추월해 1위가 됐다. 그대로 한국 배터리 전성기가 열리는가 했으나 금세 중국이 형세를 뒤집었다. 시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 지난 9월 기준 세계 전기차 배터리 시장점유율에서 중국 CATL이 31.2 %로 1위에 올랐다. BYD (4위·7.9 %), CALB (7위·2.9 %) 등 중국 5사를 모두 합치면 점 유율이 45.5 %다. CATL은 지난해 점유율이 23.1 %였으나 1년 만에 8.1 %포인트 끌어올렸다. LG에 너지솔루션 (23.8 %·2위), SK온 (5.4 %·5위), 삼성SDI (4.6 %·6위) 등 한국 3사 점유율은 33.8 %로 2 위이지만, 중국과 격차가 점점 벌어지는 추세다.


탈(脫)리튬으로 기회를 노리는 경쟁업체 

한국과 중국에 밀린 다른 나라들은 ‘탈(脫) 리튬’을 통해 한판 뒤집기를 노리는 중이다. 일본 니혼 게이자이신문에 따르면 영국 케임브리지 대학과 덴마크, 이스라엘, 독일 대학·연구 기관은 합동으 로 마그네슘이온 배터리를 개발하고 있다. 리터 당 에너지 밀도가 리튬 배터리의 2배 이상인 1,000 Wh (와트시)를 넘는 소재다. 아직 마그네슘이온을 운반할 전해액과 양극재 개발에 시간이 필요하지만, 성사된다면 ‘게임 체인저’가 될 수 있다는 평가다. 리튬보다 폭발 위험이 낮은 아연 배터리도 개발되고 있다. 싱가포르 과학기술청에 따르면 아연과 공기를 결합한 배터리는 리튬이 온 배터리에 비해 에너지를 5배 더 많이 저장할 수 있다. 미국도 ‘코발트 프리’ 배터리 개발에 지원을 아끼지 않고 있다. 퀀텀스케이프 등 일부 업체는 글 로벌 기업 후원을 받아 신형 배터리 개발을 진행 중이다. 일본 도요타 등도 액체 대신 고체를 활 용해 이온을 옮기는 ‘전고체 배터리’를 목표로 연구 개발 중이다. 5분 만에 배터리 용량의 80 %를 충전할 수 있고, 주행거리도 배 이상 늘어나 ‘꿈의 배터리’라 부른다. 안정성도 높다. 이들이 탈리 튬에 성공할 경우 한국 기업들이 다져 놓은 인프라는 한 방에 무용지물이 될 수도 있다. 다만, 미 국 배터리 기업들은 이제 시작 단계에 있고, 전고체 배터리는 2025년 이전에 상용화될 가능성이 거의 없는 것으로 평가된다.  



2. 전기차 폐배터리-태양광 연계해 ESS로 재활용 연구 추진 


연구개발 목적

(재)녹색에너지연구원은 순환 생태계 기반 구축과 환경문제 해소를 위해 전기차에서 수명이 다한 배터리를 태양광과 연계해 2 MWh 에너지저장장치(ESS)로 재활용하는 연구개발을 추진한다. 특히 재사용·재제조 등을 통해 신품 대비 약 30 % 가격에 제품 공급을 목표로 사업을 진행할 계획이다.


녹색에너지연구원이란? 

녹색에너지연구원은 전남도에서 출연한 에너지 전문 연구기관이다. 해상풍력, 태양광 발전 등 신 재생에너지 보급 확산을 위해 다양한 연구 활동을 추진하고 있다. 지난 2019년 지자제 보조사업 으로 국비 등 227 억원을 확보해 2024년까지 전지협회, LG화학, SK이노베이션 등 17개 사와 함께 전기차(EV)·ESS 사용 후 배터리 자원화센터를 구축하고 있다.


폐배터리-태양광 연계 활용 후 기대효과 

녹색에너지연구원은 이 연구가 순조롭게 진행될 경우 환경문제가 5~7년 정도 유예될 것으로 기 대하고 있다. 연구원은 지역 에너지밸리에 구축한 태양광 발전시설과 연계해 전기차 사용 후 배터리를 활용, 2 MWh급 ESS 기술개발 및 실증을 통해 최적화된 운영 방안 실증 및 시스템 표준화 마련, 시험 인 증 체계 구축 등을 하게 된다. 특히 수명이 다한 전기차 배터리를 활용한 ESS 기술개발을 통해 배터리 재활용으로 환경문제 5~7년 유예와 폐배터리 재사용·재제조 등으로 신품 대비 약 30 % 가격 공급을 목표로 추진한다. 녹색에너지연구원 관계자는 "기존 전력망과 분리된 소규모 섬에 태 양광, 풍력 등 다양한 신재생 에너지원 등 독립형 전력공급 시스템을 공급해 에너지 효율을 높일 것으로 기대한다"고 말했다.  


출처 

-전원, “전기차 배터리-태양광 연계해 ESS로 재활용 연구 추진”, 뉴스원코리아 https://www.news1.kr/articles/?4623415 

-박승호, “전기차 폐배터리 ESS로 재활용 가능?”, 아주경제 https://www.ajunews.com/view/20220322124208916 

-김한식, “녹색에너지연, 사용 후 전기차 배터리 태양광 연계 ESS 개발”, 전자신문 https://www.etnews.com/20220322000121 

-김경민, “수명 종료 전기차 배터리로 에너지저장장치 개발”, 헤럴드경제 http://news.heraldcorp.com/village/view.php?ud=20220322000691 

-박상수, “수명 종료 전기차 배터리로 에너지저장장치(ESS) 개발 추진”, 뉴시스 https://newsis.com/view/?id=NISX20220322_0001802959&cID=10809&pID=10800 

출처: 

1) 전기자동차 배터리 시장 file:///C:/Users/cho%20manjae/Downloads/119.%20%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%9E%90%EB%8F %99%EC%B0%A8%20%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC%20%EC%8B%9C%EC%9E%A5.pdf 

2) 전기차 배터리 시장 동향과 전망 https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=216214 3) 배터리를 지배하는 자, 세상을 지배한다. https://www.chosun.com/economy/mint/2021/11/25/4TQNYLTP6VFJZJETSBXAISZTSY/

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