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이차전지 기술 혁신과 글로벌 경쟁

일반 리포트 2024년 12월 25일
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목차

  1. 요약
  2. 이차전지 제조장비 시장 전망
  3. 차세대 이차전지 기술
  4. 전기차 시장과 이차전지 수요
  5. 정책 변화와 대응 전략
  6. K-배터리 산업의 경쟁력
  7. 사용 후 배터리 관리 및 재활용
  8. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 이차전지 산업의 기술 발전과 시장 동향을 분석하여 현재의 상황과 미래 가능성을 정리합니다. 이차전지 제조장비 시장의 성장 가능성과 차세대 기술인 건식 전극 공정 및 전고체 배터리의 중요성을 다루며, 한국의 주요 기업인 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온이 직면한 도전을 탐구합니다. 또한 전기차 시장의 급격한 성장과 이에 따른 이차전지 수요 증가, 중국 기업의 시장 점유율 확대와 같은 글로벌 경쟁 상황도 포착하고 있습니다. 정책 변화에 대한 분석과 기업 전략, 한국 배터리 기업들의 글로벌 경쟁력 유지 방안에 대한 논의가 포함되어 있으며, 사용 후 배터리의 재활용과 관리의 필요성도 강조됩니다.

2. 이차전지 제조장비 시장 전망

  • 2-1. 2030년 이차전지 제조장비 시장 규모 전망

  • 이차전지 제조장비 시장은 2030년까지 50조 원 규모로 성장할 것으로 전망됩니다. 이 데이터는 한국기계연구원에서 발표한 보고서에 기반하고 있으며, 현재의 이차전지 수요 증가가 이와 같은 시장 성장을 견인하고 있습니다. 이차전지는 모바일 기기, 전기차, 로봇, 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 산업에서 필수적인 전력공급원으로 자리 잡고 있으며, 온실가스 감축과 전기차 보급 확대로 인해 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다.

  • 2-2. 현재 시장 점유율 분석

  • 현재 이차전지 제조장비 시장은 대한민국, 중국, 일본이 시장의 90% 이상을 점유하고 있습니다. 특히, 중국의 시장 점유율은 빠르게 증가하고 있으며, 일본은 ‘경제안전보장추진법’에 따라 배터리 소재, 부품, 장비를 국가적 전략 산업으로 지정하고 적극적인 지원을 하고 있습니다.

  • 2-3. 글로벌 시장 성장률 및 주요 기업 동향

  • 글로벌 이차전지 제조장비 시장은 2022년 14.5조 원에서 2023년 17조 원으로 성장했습니다. 이는 연평균 14%의 성장률을 보이고 있으며, LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 대한민국의 주요 기업들이 이 시장을 주도하고 있습니다. 이차전지 제조 공정은 전극, 조립, 활성화 공정으로 나뉘며, 각각의 공정은 고도의 기술력을 요구합니다. 제조 공정의 핵심 장비들인 코팅장비, 와인딩/스태킹 장비와 함께, 스마트팩토리 구축과 디지털 전환이 이 산업의 주요 이슈로 대두되고 있습니다.

3. 차세대 이차전지 기술

  • 3-1. 건식 전극 공정의 장점과 적용

  • 건식 전극 공정은 이차전지 제조 과정에서 양극과 음극을 만드는 전극 공정으로, 활물질을 고체 파우더로 만들어 금속 극판에 코팅하는 방식을 사용합니다. 이 과정은 습식 공정과 달리 건조 과정이 필요 없기 때문에 설비 투자와 공정에 들어가는 비용을 줄일 수 있습니다. 보고서에 따르면, 건식 공정은 전극 제조 비용을 17%에서 최대 30%까지 낮출 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한, 이 공정은 전고체 배터리 제조에도 적용될 수 있어 주목받고 있습니다.

  • 3-2. 전고체 배터리 기술의 발전

  • 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용하여 양극과 음극, 리튬이온이 이동하는 구조로 이루어져 있습니다. 액체 전해질을 사용하는 기존 리튬이온 배터리와 달리 화재 위험이 적고, 에너지 밀도를 높일 수 있는 장점이 있습니다. 향후 전고체 배터리 기술은 이차전지 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되고 있으며, 기술적 발전이 계속되고 있습니다.

  • 3-3. 각형 및 원통형 배터리의 시장 동향

  • 현재 각형 및 원통형 배터리 시장은 급격한 변화를 겪고 있습니다. LG에너지솔루션은 각형 배터리 개발을 공식화하였으며, 이는 시장에서의 경쟁력을 높일 것으로 기대됩니다. 차세대 배터리 개발에 있어 각형 배터리와 원통형 배터리의 기술적 발전이 핵심 요소로 부각되고 있으며, 이로 인해 한국의 배터리 기업들이 글로벌 시장에서의 입지를 강화할 수 있는 기회가 창출되고 있습니다.

4. 전기차 시장과 이차전지 수요

  • 4-1. 전기차 판매 동향 및 성장 전망

  • 전기차 시장은 전 세계적으로 폭발적인 성장을 이어가고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2023년 전기차 판매량은 약 1400만 대로, 전년 대비 35% 증가하였습니다. 이는 전체 자동차 판매의 약 18%에 해당하며, 중국, 유럽, 미국이 이러한 성장을 주도하고 있습니다. 2040년에는 전 세계 승용차 판매 중 전기차 비중이 58%에 이를 것으로 전망되고 있습니다. 한국의 경우, 2023년에는 전기차 누적 등록 대수가 약 60만 대를 돌파하고, 전기차 수출 대수는 전년 대비 65.9% 증가하여 21만 1708대를 기록하며 역대 최고치를 달성하였습니다.

  • 4-2. 전 세계 전기차 배터리 수요 변화

  • 전기차의 급증한 판매량에 따라 전기차 배터리 수요 또한 급격히 증가하고 있습니다. SNE리서치에 따르면, 전기차의 폐차 대수는 2022년 16만 대에서 2030년에는 411만 대, 2040년에는 4227만 대로 증가할 것으로 전망됩니다. 이를 통해 사용 후 배터리 시장 규모는 2030년 70조원에서, 2040년 230조원, 2050년 600조원까지 성장할 것으로 예상되고 있습니다. 이로 인해 전기차 배터리의 생산 및 공급 체계의 안정성이 더욱 필요해지고 있습니다.

  • 4-3. 중국 배터리 기업의 시장 점유율 확대

  • 중국은 현재 세계 전기차 판매량의 60% 이상을 차지하고 있으며, '신에너지 자동차 산업 발전 계획(2021-2035)'을 통해 신차 판매 중 순수 전기차 비중을 50% 이상으로 끌어올리겠다는 목표를 추진하고 있습니다. 이에 따라 한국 배터리 기업들은 기술력과 가격 경쟁력을 유지하기 위해 더욱 노력해야 할 필요성이 대두되고 있습니다. 하지만, 한국은 여전히 테슬라와 중국 기업들에 비해 기술 혁신 속도가 뒤처질 가능성이 있으며, 이에 대한 대응 전략이 요구됩니다.

5. 정책 변화와 대응 전략

  • 5-1. 트럼프 정부의 정책 변화가 미치는 영향

  • 트럼프 정부 하의 정책 변화는 한국 배터리 산업에 다양한 영향을 미치고 있습니다. 특히, 미국의 친환경 정책 후퇴와 관련하여 한국 배터리 기업들이 직면한 도전 과제가 부각되고 있습니다. 미국 내 전기차 수요 성장 둔화와 함께, 정책 불확실성이 향후 한국 기업의 수익성에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

  • 5-2. 한국 배터리 기업의 대응 전략

  • 한국 배터리 기업들은 현재의 어려운 상황을 극복하기 위해 다양한 대응 전략을 모색하고 있습니다. 특히, 에너지저장장치(ESS) 판매를 확대하고 관련 소프트웨어 및 서비스 기반을 확보하는 등의 사업 다각화 노력이 중요하게 다뤄지고 있습니다. 그러나 전기차용 배터리에 대한 매출 의존도가 높은 상태에서 이 같은 변화가 자리 잡기까지는 시간이 필요할 것으로 보입니다.

  • 5-3. 정부의 지원 정책 및 산업 육성 방안

  • 정부는 한국배터리 산업을 육성하기 위한 여러 지원 정책을 시행하고 있습니다. 특히, 전기차 및 배터리 산업의 성장을 지원하기 위해 자원 순환 및 재사용에 대한 표준화를 추진하고 있습니다. 2024년부터 시행될 K배터리 표준화 포럼은 이러한 목표를 달성하기 위해 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 각 기관과 협력하여 배터리 성능 및 안전성을 확보하고, 고품질 배터리 사용의 시장 환경을 조성하는 노력도 고조되고 있습니다.

6. K-배터리 산업의 경쟁력

  • 6-1. K-배터리 기업의 글로벌 경쟁력

  • K-배터리 기업들은 다양한 기술 혁신을 통해 글로벌 시장에서 경쟁력을 강화하고 있습니다. LG에너지솔루션은 고전압 미드니켈 배터리에 망간을 추가한 LMFP(리튬·망간·철·인산) 배터리를 2025~2026년 양산할 계획이며, 이는 중저가 배터리 시장에서의 경쟁력을 높이기 위한 전략으로 주요 완성차 업체들과 협력하고 있습니다. 또한, 한국 배터리 기업들은 전고체 배터리 기술 확보에도 힘쓰고 있으며, 이 기술은 기존 리튬이온 배터리보다 더 높은 안전성과 에너지 밀도를 제공하여 전기차 시장의 '게임 체인저'로 평가받고 있습니다.

  • 6-2. 중국 배터리 시장의 위협

  • 중국의 배터리 시장은 배터리셀 과잉생산과 저가 공세로 인해 K-배터리 기업들에게 위협이 되고 있습니다. 2024년 기준 전 세계 배터리셀 제조용량은 3.1TWh에 이르며, 이는 전체 수요의 연간 2.5배 이상입니다. 특히, 중국에서 생산된 배터리팩의 가격은 kWh당 94달러로, 미국이나 유럽보다 저렴합니다. 이러한 저가 제품들은 한국 배터리 기업들의 가격 경쟁력을 약화시키고 있습니다. 업계 전문가들은 한국 기업들이 신기술 확보와 글로벌 완성차 업체들과의 협력을 강화해야 경쟁력을 회복할 수 있다고 언급했습니다.

  • 6-3. 한국 배터리 기업의 기술 혁신과 전략

  • 한국의 배터리 기업들은 기술 혁신을 통해 어려움을 극복하려 하고 있습니다. 예를 들어, LG에너지솔루션은 전고체 배터리 기술의 상용화 단계에 진입하며 경쟁 우위를 확보하려고 하고 있습니다. 또한, 시장조사기관 블룸버그NEF(BNEF)의 보고서에 따르면, 올해 배터리 가격이 kWh당 평균 115달러로 급락하였으며, 이는 공급과잉과 수요 둔화 등의 복합적인 요인으로 인해 발생한 결과입니다. 이러한 시장 변화 속에서 K-배터리 기업은 기술 혁신과 차별화된 경쟁력 확보를 통해 시장 주도권을 유지해야 한다는 필요성이 커지고 있습니다.

7. 사용 후 배터리 관리 및 재활용

  • 7-1. 사용 후 배터리 시장 동향

  • 롯데에너지머티리얼즈가 리튬인산철(LFP) 배터리의 핵심소재인 양극재를 국내에서 처음으로 대량 생산하게 되는 것은 이차전지 산업에 중요한 의미를 갖습니다. 그동안 리튬인산철 배터리의 생산은 연구단계에 국한되어 있었으나, 지금은 전북 익산에 건설된 파일럿 라인이 올해 내 준공되고, 이르면 내년 1분기부터 본격 생산에 들어갈 예정입니다. 이 공장은 연산 1000톤 규모로 설계되어 있으며, 초기에는 소량 생산 후 가동률을 높일 계획입니다. LG에너지솔루션과 삼성SDI 같은 주요 기업들은 이미 리튬인산철 배터리의 상용화를 시작했으며, 이는 중국에 의존하던 배터리 시장의 구조를 변화시킬 가능성이 큽니다.

  • 7-2. 재활용 기술 개발 현황

  • 중국의 CATL 및 BYD 등 대기업들이 이차전지 재활용에 힘쓰고 있으며, 이로 인해 한국 배터리 산업에 위기가 고조되고 있습니다. CATL은 3분기에만 2조5000억원의 영업이익을 냈으며, 이들은 소재·장비 기업들에게도 투자하여 생산 생태계를 견고히 하고 있습니다. 반면, 한국 기업들은 축소된 투자 환경 속에서 재활용 기술 개발에 필요한 자금을 확보하는 데 어려움을 겪고 있는 상황입니다.

  • 7-3. 정책적 대응 필요성

  • 현재 이차전지 시장은 중국 업체들의 저가 공세와 정책 지원으로 인해 국내 업체들이 점점 더 어려움을 겪고 있습니다. 리튬인산철 배터리 분야에서 중국의 점유율은 2020년 10.8%에서 올 1분기 44.7%로 증가했고, 오는 연말까지 점유율 50%를 돌파할 것이라는 전망도 있습니다. 향후 K배터리 산업의 지속 가능한 성장을 위해서는 정부의 정책적 지원과 재활용 기술 개발이 필수적입니다. 한국은 정부가 약 1172억원을 차세대 배터리 지원에 투입할 예정이나, 중국은 이에 비해 10배 이상의 규모로 지원하고 있어 보다 강력한 대책과 신속한 대응이 필요한 상황입니다.

결론

  • 이 리포트에서는 이차전지 산업 내 주요 기술 발전과 관련 기업들의 경쟁력을 확인했습니다. 특히, 건식 전극 공정과 전고체 배터리는 차세대 발전의 중추로, 이를 통해 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 같은 한국 기업들은 글로벌 시장에서의 입지를 강화하고자 합니다. 그러나 중국 기업들의 저가 공세와 정책 불확실성은 계속되는 도전과제로 남아 있습니다. 새로운 기술의 혁신과 정부의 적극적인 정책 지원이 K-배터리 산업의 지속 성장에 필수적이며, 배터리 재활용과 사용 후 배터리 관리에 대한 전략적 접근이 요구됩니다. 미래에는 이차전지가 더욱 다양한 산업에서의 실질적 적용 가능성이 높아질 것이며, 이를 위한 기술 혁신과 규제 환경의 변화가 지속 발전의 관건이 될 것입니다.

용어집

  • 이차전지 [기술]: 이차전지는 전기 에너지를 저장하고 방출하는 장치로, 전기차 및 에너지 저장 시스템에서 필수적인 역할을 합니다. 이차전지 기술은 특히 리튬이온 배터리의 발전과 함께 급속도로 성장하고 있으며, 향후 전고체 배터리 및 나트륨 이온 배터리 등의 새로운 기술이 주목받고 있습니다.
  • LG에너지솔루션 [회사]: LG에너지솔루션은 이차전지 제조 분야에서 세계적인 기업으로, 전기차 및 에너지 저장 장치용 배터리를 주로 생산하고 있습니다. 회사는 기술 혁신과 글로벌 시장 확장을 통해 K-배터리의 주도권을 유지하고 있습니다.
  • 삼성SDI [회사]: 삼성SDI는 전기차 및 IT 기기용 이차전지를 제조하는 글로벌 기업으로, 혁신적인 배터리 기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 회사는 각형 배터리 및 전고체 배터리 개발에 집중하며, 미국 및 유럽 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있습니다.
  • SK온 [회사]: SK온은 SK그룹의 배터리 제조 자회사로, 전기차 및 에너지 저장 장치에 사용되는 배터리를 생산하고 있습니다. 회사는 지속 가능한 성장과 글로벌 시장 진출을 위해 기술 개발과 생산능력 확대에 집중하고 있습니다.

출처 문서