전고체 배터리: 전기차의 미래와 한국 2차전지 산업

1. 도입부

• 본 보고서는 전고체 배터리 및 한국 2차전지 산업의 현황, 주요 기업 실적, 기술 동향을 분석하여 투자 잠재력을 평가합니다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 안전성을 높이고 에너지 밀도를 향상시키는 차세대 기술로 주목받고 있으며, 한국의 주요 기업들은 이 분야에서 활발한 연구와 개발을 진행하고 있습니다.

2. 전고체 배터리의 기술적 중요성

• 2-1. 전고체 배터리의 정의와 기본 원리

• 전고체 배터리는 양극과 음극 사이의 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 차세대 배터리입니다. 이 구조로 인해, 고체 전해질은 기존의 액체 전해질보다 높은 열적 안정성을 제공하여 고온에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 따라서 전고체 배터리는 화재의 주요 원인으로 지목되는 단락에 의한 열폭주 가능성이 낮아집니다.

• 이 표는 전고체 배터리와 리튬이온 배터리의 주요 특성을 비교합니다.

• 2-2. 전고체 배터리의 화재 안전성 및 장점

• 전고체 배터리는 불연성을 갖춘 고체 전해질을 사용하여 화재 위험을 원천적으로 낮출 수 있는 장점을 지니고 있습니다. 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온 등 주요 기업들이 황화물계 고체 전해질을 사용한 제품 개발을 빠르게 진행하고 있으며, 이로 인해 향후 전기차 화재 사고를 줄이는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

• 이 표는 한국 주요 기업들이 설정한 전고체 배터리 상용화 목표와 기술 개발 방향을 요약합니다.

3. 한국 2차전지 산업의 현황

• 3-1. 한국 2차전지 산업의 위치 및 글로벌 시장 점유율

• 한국의 2차전지 산업은 글로벌 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있으며, 꾸준한 성장세를 보이고 있습니다. 특히, 2023년 3분기에는 LG에너지솔루션과 삼성SDI가 각각 역대 최고 매출을 기록하면서 한국 2차전지 산업의 영향력을 다시 한번 입증하였습니다.

• 이 표는 2023년 3분기 한국 2차전지 주요 기업의 실적을 요약합니다.

• 3-2. 주요 기업 실적 분석: LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온

• LG에너지솔루션과 삼성SDI는 2024년 3분기에 각각 높은 매출과 영업이익을 기록하며, 대한민국 2차전지 산업의 중추적인 역할을 하고 있습니다. 특히, SK온 역시 2차전지 시장의 성장세와 함께 활발한 사업 확장을 이어가고 있습니다.

4. 전고체 배터리 상용화 현황 및 전망

• 4-1. 각 기업의 전고체 배터리 개발 계획

• 한국의 주요 배터리 제조사들은 전고체 배터리 상용화를 위해 다양한 개발 계획을 세우고 있습니다. LG에너지솔루션은 고분자계 전고체 배터리를 2026년, 황화물계 전고체 배터리를 2030년까지 상용화할 계획입니다. SK온은 2028년까지 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리를 양산하며, 2029년에는 황화물계 전고체 배터리의 양산을 목표로 하고 있습니다. 삼양사 또한 전고체 배터리 소재 개발에 적극적으로 투자하고 있으며, 2027년까지 고체전해질 생산공장을 준공할 예정입니다.

• 이 표는 각 기업의 전고체 배터리 개발 계획과 관련 정보를 요약합니다.

• 4-2. 전고체 배터리의 상용화 일정 및 시장 전망

• 전고체 배터리는 안전성과 성능 향상에 대한 높은 기대감을 받고 있으며, 기업들의 상용화 일정에 따라 시장 전망도 긍정적으로 평가됩니다. LG에너지솔루션은 다양한 폼팩터 전략을 통해 전기차 점유율 확대를 지향하며, LFP 배터리와 같은 다양한 제품군도 시장에 출시할 계획입니다. 또한, 소형 전기차 및 도심항공모빌리티(UAM)와 같은 새로운 사업 기회에 대한 연구 개발도 활발하게 진행하고 있습니다.

• 이 표는 각 기업의 전고체 배터리 상용화 일정과 관련된 시장 기회를 요약합니다.

5. 전고체 배터리의 기술적 도전 과제

• 5-1. 고체 전해질의 이온전도도 및 안정성 문제

• 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용함으로써 화재 위험을 줄이고 안전성을 높이는 기술적 장점을 가지고 있지만, 이온전도도가 낮거나 안정성 문제가 발생할 경우 배터리 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 황화물계 전해질은 이온전도도가 높지만 수분과의 반응성이 커 문제가 됩니다. 이러한 이온전도도 문제는 고체 전해질의 개발에 있어 필수적으로 해결해야 할 과제로 남아 있습니다.

• 이 표는 다양한 전해질 유형의 이온전도도와 안정성 문제를 요약합니다.

• 5-2. 제조 공정의 복잡성과 비용 문제

• 전고체 배터리의 상용화를 위해 제조 공정의 복잡성과 높은 제조 단가가 주요 도전 과제로 지적되고 있습니다. 황화물계 전해질은 액체 전해질보다 제조가 까다롭고, 상당한 초기 투자가 필요합니다. 현재로서는 대량 생산에 시간이 걸릴 것으로 예상합니다.

• 이 표는 제조 공정의 난이도와 비용을 비교합니다.

6. 미래 시장 전망 및 기회

• 6-1. 전고체 배터리의 시장 내 경쟁력

• 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 안전성과 에너지 밀도를 개선한 차세대 배터리 기술로, 시장에서의 경쟁력이 주목받고 있습니다. 특히, 삼양사는 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체전해질을 제조하기 위한 공장을 확장하며 이 분야에서의 입지를 강화하고 있습니다. ■ 삼양사, 이차전지 소재 사업 강화…전고체 배터리 소재 공장 확장: - 삼양사는 최근 솔리드아이오닉스의 고체전해질 제조공장을 확장 이전. - 강릉시에 위치한 신공장에서는 연간 24톤의 고체전해질과 황화리튬(Li2S)을 생산할 예정. - 가격 경쟁력과 원료 안정성을 보유한 솔리드아이오닉스는 상업화를 위한 테스트를 진행 중이며, 차세대 배터리 기술에 대한 연구 개발에 집중하고 있습니다.

• 이 표는 삼양사의 전고체 배터리 소재 공장 확장에 대한 주요 정보를 요약합니다.

• 6-2. 전기차 시장의 성장과 기술 변화

• LG에너지솔루션은 2028년까지 매출을 70조원까지 끌어올리겠다는 목표를 제시하며, 시장에서의 기술 변화에 적극 대응할 방침을 발표했습니다. 그 중에서도 전고체 배터리 개발과 소프트웨어 및 서비스 사업의 확대가 중요한 비중을 차지하고 있습니다. ■ LG엔솔, “4년 뒤 매출 70조 가까이” 배터리 제조 넘어 토탈솔루션 제시: - 전고체 배터리 기술 리더십 강화를 통해 새로운 시장 기회를 선도. - EV 사업의 의존도를 낮추고 ESS, UAM 및 다양한 신규 어플리케이션 사업으로의 다각화를 추진. - 배터리 리스 및 렌탈과 같은 서비스를 포함해 배터리 비즈니스를 총체적으로 확장하고 있습니다.

• 이 표는 LG에너지솔루션의 중장기 목표와 전략을 요약합니다.

결론

• 전고체 배터리는 안전성과 성능 면에서 기존 배터리 기술을 넘어서는 가능성을 지니고 있으며, 한국의 주요 기업들이 이 분야에서의 경쟁력을 강화하기 위해 투자와 연구개발을 지속적으로 확대하고 있습니다. 향후 전고체 배터리의 상용화와 함께 전기차 시장의 성장 가능성은 투자자들에게 매력적인 기회를 제공할 것입니다.

용어집

• 전고체 배터리 [기술]: 전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 차세대 기술로, 고체 전해질을 사용하여 기존 액체 전해질 배터리의 화재 및 폭발 가능성을 줄입니다. 안전성과 에너지 밀도를 향상시키는 특성 덕분에 전기차 및 다양한 전자기기에 응용될 전망입니다.

• LG에너지솔루션 [회사]: LG에너지솔루션은 2차전지 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖춘 기업으로, 전고체 배터리 개발에 집중하고 있으며, 2028년까지 매출을 2배 이상 성장시키겠다는 목표를 가지고 있습니다.

• 삼성SDI [회사]: 삼성SDI는 전기차용 배터리 및 에너지 저장 시스템(ESS)을 주요 제품으로 제조하며, 고전고체 배터리 개발에 박차를 가하고 있습니다.

• SK온 [회사]: SK온은 차세대 배터리 개발에 집중하며, 2028년까지 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리의 양산을 목표로 하고 있습니다.

출처 문서

• 전고체 배터리: 전기차의 미래 선도go-public-report-ko-8d589cd5-12f4-446d-a6a8-753ce286351b-0-0
• 한국 2차전지 산업 분석 리포트: 현황과 주요 기업 실적go-public-report-ko-9080b7d9-80c8-41ee-80e9-01392e7ef3b7-0-0
• ‘EV 배터리 점유율 감소’ LG에너지솔루션, LFP·46파이 민다https://www.bloter.net/news/articleView.html?idxno=624180
• 삼양사, 이차전지 소재 사업 강화…전고체 배터리 소재 공장 확장https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=669036
• LG엔솔 “4년 뒤 매출 70조 가까이” 배터리 제조 넘어 토탈솔루션 제시 < MS people 오늘의 CEO < 자동차 < 산업 < 기사본문 - 중소기업신문https://www.smedaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=305455
• <2023> 전고체전지 제조기술의 현재와 미래http://www.giikorea.co.kr/report/sne1212745-present-future-all-solid-state-battery.html
• 캐즘 이후 미래 그린다… K-배터리, 차세대 기술 선점 '가속페달'https://v.daum.net/v/20241013055117306