자료실-[기타] 에너지 저장기술-2차전지 산업 동향 및 발전 방안, 리튬이온전지-(1)

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[기타] 에너지 저장기술-2차전지 산업 동향 및 발전 방안, 리튬이온전지-(1)
Date : 2015-04-01 Name : 관리자 Hits : 6844
에너지 저장기술 2차전지 산업 동향 및 발전 방안, 리튬이온전지 스마트 IT 기기의 보급 확대, 세계적인 연비 규제 강화, 신재생 에너지 생산량 증대 등으로 2차전지 시장은 지속적으로 확대될 전망이다. 2차전지는 전기를 저장해 반복적으로 사용하는 전지를 뜻하며, IT 기기 · 그린카 · 대용량 에너지 저장 장치 분야에 필수적인 핵심 부품이다. 양극과 음극의 전압 차를 이용해 전기를 저장하고 발생시키는 원리로, 핵심 소재는 양극 활성제 · 음극 활성제 · 전해액 · 분리막 등이다. 2차전지는 휴대폰과 노트북 등 소형 모바일 기기에 많이 사용하나, 전기차와 대용량 에너지 저장 장치 등으로 말미암아 사용분야가 다양해졌다. 또한, 전기차와 스마트 그리드 보급으로 대용량 저장 장치 분야로 확대될 것이다. 기존에 가격이 저렴하고 안정성이 높은 니켈수소전지(NiMH)를 많이 사용했으나, 최근 고용량 · 고전압에 대한 요구로 리튬이온전지(LiB) 시장이 확대되고 있다. 리튬이온전지의 선결 과제는 수명 증대, 안정성, 신뢰성, 가격 인하 등이다. 2차전지 세계 시장은 일본을 중심으로 우리나라와 중국이 선도하는 가운데, 우리나라가 일본을 급추격하고 있다. 2015년 2차 전지 시장은 270억 달러 이상 성장하고, 전기차와 에너지 저장을 위한 대용량 전지 시장도 확대될 전망이다. 2차전지는 신재생에너지의 보급 확대와 온실가스 감축 등과 같은 녹색 산업 그리고 IT 기기 등 첨단 융합 산업 발전에 핵심적인 분야다. IT · 에너지 · 자동차 시장의 패권은 2차전지에 의해 크게 영향을 받기에 국가적인 차원에서 관심을 갖고 육성할 필수 산업이다. 중국과 일본 등은 2차전지에 필수적인 리튬 등 희소 금속 확보에 적극적이다. 우리나라도 볼리비아와 리튬 개발을 위한 MOU를 체결해 선제적으로 대응하고 있다. 여기에서는 지속 가능한 녹색 성장에 필수적인 2차전지 시장 전망과 경쟁국의 정책 동향을 파악함으로써 국내 산업 발전 방향을 제시하고자 한다. 2차전지는 전기를 저장했다가 모두 사용한 후에도 충전을 반복해 재사용하는 전지를 뜻한다. 친환경성과 경제성을 갖췄기에 미래 사회의 가전, 교통, 전력망 등에 널리 쓰일 유망한 신산업이다. 2차전지는 양극과 음극의 전압 차를 이용해 전기를 저장했다가 발생시킨다. 핵심 소재는 양극 활성제, 음극 활성제, 전해액, 분리막이다. 양극 · 음극 · 전해질로 이뤄진 상태에서 양극 활물질이 전해액에 의해 음극으로 이동하며 충전하는 과정과 음극 활물질이 양극으로 이동하며 방전하는 과정을 반복한다. 2차전지는 양극 활성제의 종류에 따라 납축전지, 니켈카드뮴전지(Ni-Cd), 니켈수소전지(Ni-MH), 리튬이온 · 폴리머전지(LiB/LiPB) 등으로 구분한다. 다시 리튬이온전지는 형태에 따라 각형 · 원통형 · 폴리머로 구분하며, 각형은 휴대폰과 PDA에, 원통형과 폴리머는 노트북 등 전기 제품뿐만 아니라 전기차 배터리로 사용한다. 2차전지의 경량화 · 고전압 · 고밀도 추세에 따라 기존 니켈수소전지보다 메모리 효과(완전 방전되지 않은 상태에서 재충전하면 전지의 실제 충전 가능한 용량이 줄어드는 효과)도 없는 리튬이온전지 시장이 확대되고 있다. 리튬이온전지는 안정성, 가격, 전력량에 따라 MP3, 휴대폰, 넷북, 전기차, 에너지 저장 장치 등 다양한 분야에 사용된다. 프리우스에 사용하는 니켈수소전지는 에너지 밀도가 높고 안정적이지만, 가격이 비싸고 메모리 효과가 있어 사용량이 줄고 있다. 고밀도 · 경량화 추세로 2차전지 폭발 사고가 발생해 앞으로 안정성 · 신뢰성 확보를 위한 극소재와 포장 기술 개발이 필요하다. 리튬이온폴리머는 리튬이온전지에 비해 안정적이고 출력이 높으나, 포장 가격 등으로 제조비용이 높다. 화석연료 고갈로 인한 에너지 수급 문제와 온실가스 배출로 인한 지구 온난화 심화로 세계 각국은 에너지를 효율적으로 저장하고 활용하고자 전기차와 스마트 그리드 등 기술 개발에 한창이다. 각국 정부는 화석연료를 대체하고자 태양광과 풍력 등 신재생에너지와 원자력 보급 확대 정책을 펴고 있다. 일조량과 풍향 등에 따라 전력 생산에 변화를 보이는 신재생에너지는 효율적인 전력 관리와 스마트 그리드의 연계를 위해 2차전지가 필수적이다.<br>글로벌 완성차 업체는 미래 자동차 시장을 주도하고자 하이브리드차(HEV), 전기차(EV), 수소연료전지차(FCEV) 등을 경쟁적으로 개발하고 있다. 도요타가 프리우스로 하이브리드차 시장을 석권했으나 최근 리콜 사태로 주춤거리고, GM은 플러그인 하이브리드차 (PHEV : Plug-in Hybrid Electric Vehicle는 전기 배터리에서 동력을 얻고, 내연기관은 배터리 충전을 위해서만 구동하는 방식) 시보레볼트를 올해 말 출시해 시장에서 경쟁할 예정이다. 미쓰비시는 세계 최초로 상용화 전기차인 아이미브i-MiEV를 출시했으며, 닛산은 2010년 4월부터 전기차 리프Leaf의 사전 예약을 받는 상황에서 현대자동차도 이와 동등한 성능을 지닌 블루온BlueOn을 개발했다. 니켈수소전지를 사용하는 프리우스와 달리 리프는 리튬이온전지를 탑재해 2차전지 시장의 확대와 새로운 경쟁이 예상된다. 주요국은 2차전지를 미래 성장 동력으로 인식하고 관련 기술을 확보하고자 R&D에 대한 투자를 확대하고 있다. 2차전지는 산요와 소니 등 일본 기업주도로 개발됐으나, 현재 LG화학 · 삼성SDI · SK에너지 등 한국 기업과 BYD 등 중국 기업이 급격히 성장해 시장에서 주도권을 확보하고자 치열한 경쟁을 펼친다. 국내 전지 제조 기술은 일본과 함께 세계 최고 수준이지만, 부품 · 소재 및 원천 기술 면에서 선도국인 일본의 30 ~ 50% 수준이다. 2차전지 시장 현황 및 전망 세계 시장 동향 2차전지는 휴대폰과 노트북 등 소형 IT 기기 중심에서 전기차와 에너지 저장 장치 등으로 대형화하고 있다. 시장 규모도 2008년 140억 달러에서 연평균 10% 성장해 2015년에 270억 달러 이상으로 성장할 전망이다. 모바일 IT 기기의 성장률은 연평균5% 내외인 반면, 전기차는 18%, 에너지 저장 장치는 15% 내외로 급성장해 앞으로 2차전지 시장을 주도할 전망이다. 올해 2차전지 세계 시장 점유율은 일본이 38.4%(2008년 대비 12.2% 하락), 우리나라는 38.5%로 세계 1위를 차지할 것으로 예상한다. IIT JAPAN에 따르면 올해 3월 삼성SDI(20.0%)가 산요(19.3%)를 제치고 세계 1위를 달성했고, LG화학(15.0%)이 3위를 차지했다. 기업별로 지난해 세계 1위 산요의 점유율은 2009년 대비 소폭 감소한 반면, 삼성SDI와 LG화학의 점유율은 지속적으로 상승하고 있다. 시장 조사 업체들은 올해 2차전지 분야에서 삼성SDI가 산요를 제치고 세계 1위를 확고히 하고, LG화학도 2위 산요를 추격할 것으로 전망한다. 2008년 글로벌 경제 위기로 주춤하던 리튬이온전지 시장은 앞으로 노트북과 휴대폰 시장의 성장과 함께 회복돼 수요가 늘어날 전망이다(삼성SDI는 2015년 세계 리튬이온전지 시장이 300억 달러를 돌파할 것이라고 전망함). 현재 리튬이온전지 시장은 스마트폰과 넷북 등 IT기기가 90% 이상을 차지하지만 2015년에 50% 이하로 비중이 낮아지고, 2020년에 IT 기기 · 전기차 · 에너지 저장 장치가 비슷한 비중을 차지할 전망이다. 2차전지 시장은 고용량 · 고출력 · 충전 성능 등의 장점을 갖는 리튬이온전지를 중심으로 재편 중이며, 전기차의 보급과 스마트 그리드 기술 개발에 따라 시장은 더욱 커질 전망이다. 국내 기업은 급성장하는 중국과 인도 등 신흥 시장과 기업에 주목해 선진국과 후발국 사이에서 경쟁력을 잃지 않도록 해야 한다. 특히, 중국 업체의 급격한 성장으로 말미암아 가격 경쟁력 면에서 고가는 일본에 저가는 중국에 샌드위치로 끼인 상태에 직면할 수 있다. 경쟁력을 갖춘 국내 소재 업체도 일본의 고가 정책에 밀려 중저가 시장으로 이동했으나, 중국의 저가 공세에 이마저 위협을 받는 상황이다. 국내 리튬이온전지 산업은 짧은 기간 기술력을 확보해 비약적으로 발전해 높은 시장 점유율을 보인다. 다만, 우리 기업의 경쟁력 향상에 엔고 현상과 환율 약화도 큰 역할을 했음을 인식하고, 환율지원 없이도 경쟁력을 유지하도록 산업 자생력을 강화해야 한다. 2차전지와 최첨단 기기 제조에 필수적인 희토류 등의 원재료를 확보하고자 세계 각국의 경쟁이 치열하다. 최근 중국이 희소 금속 자원의 수출을 제한하고 물량을 축소하는 정책을 펴 세계 각국은 이를 확보하고자 고민하고 있다. 미국은 자국에서 중지하던 희소 금속을 다시 채굴해 비축량을 확보하고, 일본은 몽골과 공동 개발을 추진하고 있다. 세계 희토류 매장량의 37%, 공급량의 97%를 담당하는 중국은 급격히 증가하는 희토류 수요 대비 공급이 부족한 상황에서 앞으로 희토류 생산량을 조절할 것이라고 발표했다. 출처:월간전기

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