리튬이온 이차전지 시장 및 공급망 관리: 2024년과 향후 전망

1. 요약

• 리튬이온 이차전지(LIB) 시장은 2024년 분기별 현황과 공급망 관리(SCM) 동향에 대한 세분화된 분석을 제공합니다. 이 과정에서 4대 핵심 소재인 양극재, 음극재, 전해액, 분리막의 시장 흐름과 이와 관련된 기술 발전이 집중적으로 다루어집니다. 특히, 전기차(EV)와 에너지 저장 시스템(ESS)에서의 LIB 수요의 급격한 증가가 눈에 띄며, 이는 시장의 경쟁 상황과 진입 시기를 이해하는 데 중요한 요소로 작용합니다. 또 다른 주요 포인트는 급속충전 및 차세대 전지 기술의 발전에 관한 예상으로, 이 자원은 환경 친화적이고 지속 가능한 미래 에너지 솔루션으로 자리 잡을 가능성이 큽니다. 이번 리포트는 LIB 시장의 현재 동향을 심도 있게 조망하여, 독자들이 이 역동적인 분야에서의 변화와 혁신의 속도를 효과적으로 파악할 수 있는 기회를 제공합니다.

• 2024년 LIB 시장의 규모는 전년 대비 약 22% 성장하면서 약 260억 달러에 달할 것으로 추측됩니다. 이러한 성장은 전기차 수요의 증가와 에너지 저장 시스템의 확산이 중요한 동인으로 작용하고 있음을 보여줍니다. 특히, 주요 배터리 제조사들이 고전압 및 고속 충전 기술에 집중하여 시장 혁신을 가속화하고 있으며, LFP(리튬 철 인산염) 배터리의 수요 또한 눈에 띄게 증가하고 있습니다. 중국의 CATL을 포함한 주요업체들이 글로벌 시장 내에서 강력한 경쟁력을 유지하는 가운데, 한국의 LG에너지솔루션과 삼성SDI 역시 괄목할만한 성장을 이루어내고 있습니다. 이러한 환경 속에서 한·중·일 간의 배터리 제조사 및 소재 업체들이 현지화 전략을 강화하고 있다는 점은 향후 LIB 시장의 구조 변화와 경쟁 구도에 큰 영향을 미칠 것으로 보입니다.

2. 리튬이온 이차전지 시장 현황

• 2-1. 리튬이온 이차전지의 기본 구조

• 리튬이온 이차전지(Lithium-ion Battery, LIB)는 전기화학적으로 에너지를 저장하고 방출하는 장치입니다. LIB은 양극, 음극, 전해액, 분리막으로 구성되어 있으며, 이들 각각의 구성 요소는 배터리의 성능과 효율성에 결정적인 역할을 합니다.

• 양극재는 리튬이온이 저장되고 방출되는 장소로서, 주로 리튬 코발트 산화물(LCO), 리튬 니켈 코발트 망간 산화물(NCM), 리튬 철 인산염(LFP) 등의 재료로 만들어집니다. 반면 음극재는 주로 흑연으로 제작되며, 그 외에도 실리콘 음극재가 점차 도입되고 있는 추세입니다.

• 전해액은 이온 전도를 담당하며, 리튬염과 용매로 구성되어 있습니다. 일반적으로 유기 용매가 사용되며, 최근에는 고체 전해질로의 전환이 연구되고 있습니다. 마지막으로 분리막은 양극과 음극을 물리적으로 분리하여 단락을 방지하는 역할을 합니다.

• 2-2. 리튬이온 이차전지의 사용 분야

• 리튬이온 이차전지는 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 가장 대표적인 사용처는 전기차(EV)로, EV의 배터리 팩에 필수적인 부품입니다. 전기차 시장의 성장과 함께 LIB의 수요도 증가하고 있습니다.

• 또한, 에너지 저장 시스템(ESS)에서도 LIB가 널리 적용되고 있으며, 재생에너지 발전의 변동성을 관리하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 개별 소비자, 상업용 및 산업용 설비에서도 ESS를 통해 전력을 저장하고 사용할 수 있는 옵션을 제공합니다.

• 이외에도 리튬이온 이차전지는 모바일 기기, 노트북, 전자기기 등의 주요 에너지원으로 자리 잡고 있으며, 공구 및 드론 등의 전력 공급 장치로도 적극적으로 사용되고 있습니다. 이러한 다양한 응용 분야에서 리튬이온 이차전지는 경량성과 높은 에너지 밀도로 인한 장점으로 인해 많은 사랑을 받고 있습니다.

• 2-3. 2024년 LIB 시장 규모와 주요 동향

• 2024년 1분기 리튬이온 이차전지 시장은 전년 동기 대비 약 22% 성장하여 약 260억 달러 규모에 이르렀습니다. 이러한 성장은 주로 전기차 수요의 증가뿐만 아니라, 에너지 저장 시스템의 확산 때문입니다.

• 특히, 2024년에는 주요 배터리 제조사들이 고급 기술인 고전압, 고에너지 밀도 배터리와 고속 충전 기술에 집중하면서 시장의 기술 혁신이 가속화되고 있습니다. 또한, 비용 효율성을 위한 LFP(리튬 철 인산염) 배터리의 수요 증가와 그 단점을 보완하기 위한 새로운 소재 개발이 진행되고 있는 점도 주목할 만합니다.

• 중국의 CATL은 전년 동기 대비 31.9% 성장하며 글로벌 1위 자리를 유지하고 있으며, 한국의 LG에너지솔루션과 삼성SDI도 각각 7.8%와 36.3%의 성장률을 기록하는 등의 성과를 올리고 있습니다. 시장의 경쟁이 치열해지고 있는 가운데, IRA법과 유럽원자재법 시행에 따라 한·중·일 배터리 제조사와 소재 업체들의 현지화 전략이 가속화되고 있습니다. 이러한 트렌드는 향후 LIB 시장의 구조를 변화시키고 경쟁 양상을 재편할 것으로 예상됩니다.

3. 4대 소재 시장 동향 분석

• 3-1. 양극재 및 음극재의 시장 변화

• 양극재와 음극재는 리튬이온 이차전지(LIB)의 핵심 구성 요소로, 각각 전지의 에너지 밀도와 전력 밀도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 2024년 1분기 양극재 시장은 전년 동기 대비 약 22% 성장하며, 전반적인 LIB 시장 성장에 기여했습니다. 특히, NCM(니켈-코발트-망간)과 LFP(리튬 인산철) 양극재의 시장 점유율이 두드러지게 성장하고 있습니다. 반면, 저가형 LFP 배터리의 수요 증가로 인해 양극재 전체 가격이 하락하는 경향을 보이고 있습니다.

• 음극재 시장도 성장세를 이어가고 있으며, 인조 흑연과 천연 흑연의 시장 수요가 증가하고 있습니다. 특히, 실리콘 음극재의 도입은 음극재 시장의 판도를 바꾸고 있으며, 이로 인해 전반적인 전지 성능이 향상되고 있습니다. 국내 기업들은 이 분야에서 경쟁력을 갖추기 위해 지속적인 기술 개발과 연구를 진행하고 있으며, 다양한 음극재 옵션을 시장에 제공하고 있습니다.

• 3-2. 전해액 및 분리막의 품질 변화

• 전해액은 리튬이온 배터리의 전극 사이에서 리튬 이온의 이동을 돕는 매개체로, 그 품질은 전지의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 2024년 1분기 전해액 시장에서 고성능 전해액의 수요가 급증하고 있으며, 고온 및 저온에서도 안정성을 유지할 수 있는 전해액의 개발이 진행되고 있습니다. 이로 인해 전해액 제조업체들은 품질 개선과 원가 절감을 동시에 이루기 위한 노력을 강화하고 있습니다.

• 분리막은 양극과 음극 사이에서 전기적 접촉을 차단하면서 이온의 이동을 허용하는 역할을 합니다. 분리막의 품질 변화는 LIB의 안전성 및 수명에 영향을 미치므로, 최신 기술이 적용된 고성능 분리막의 수요가 증가하고 있습니다. 현재 습식 및 건식 분리막 제조 기술이 적용되고 있으며, 이들 기술의 발전은 리튬이온 전지의 성능을 한층 더 향상시키고 있습니다. 또한, 한국의 분리막 제조 기업들은 글로벌 시장에서 점유율을 확대하기 위해 지속적인 투자를 아끼지 않고 있습니다.

• 3-3. 각 소재의 글로벌 가격 동향

• 리튬이온 이차전지의 4대 소재 가격 동향은 글로벌 금속 가격 상승과 밀접한 연관이 있습니다. 양극재는 주로 리튬, 니켈, 코발트 등의 원자재 가격 변동에 영향을 받으며, 현재 코발트와 니켈 가격은 타이트한 공급망과 높은 수요로 인해 지속적으로 상승세를 보이고 있습니다.

• 음극재의 경우, 천연흑연과 인조흑연의 가격 변동 또한 글로벌 수요에 따라 영향을 받고 있습니다. 특히, 실리콘 및 인조 양극재의 도입으로 가격 인하 요인이 펼쳐지고 있으며, 이로 인해 전반적으로 저가형 배터리 기술이 활성화되고 있습니다. 전해액과 분리막의 가격 또한 원자재 가격과 기술 개발에 따라 영향을 받고 있으며, 앞으로의 가격 변동 예측이 중요합니다.

• 결론적으로, 4대 소재의 가격 변동은 전체 리튬이온 이차전지 시장의 경쟁력과 직결되며, 소재 업체들은 이를 반영한 전략적인 가격 정책을 마련해야 할 것입니다.

4. 기술 동향: 음극재 및 차세대 기술

• 4-1. 실리콘 음극재의 도입 배경과 기대효과

• 리튬이온 이차전지에서 음극재는 저장된 리튬이온이 전극 사이를 이동할 때 주로 사용되는 소재로, 가장 일반적으로 사용되는 것은 흑연입니다. 하지만 흑연 음극재는 에너지 밀도와 충전 속도에서 한계가 있어, 이를 극복하기 위한 연구로 실리콘 음극재가 주목받고 있습니다. 실리콘은 이론적으로 흑연보다 10배 이상의 리튬 저장 용량을 가질 수 있으며, 이로 인해 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있습니다. 그러나 실리콘 음극재는 사이클링 도중 팽창과 수축이 발생하여 구조적 안정성이 떨어지는 문제가 존재합니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 복합 재료 개발 또는 나노 기술을 활용한 구조적 개선이 이뤄지고 있습니다. 실리콘 음극재의 도입에 따른 기대효과로는 전기차와 같은 고성능 배터리에서의 유지시간이나 주행거리의 향상, 충전소에서의 빠른充전 高能量Д尽가 등이 있습니다.

• 4-2. 흑연 음극재 관련 정책 및 대안 연구

• 최근 몇 년간 흑연 음극재의 원자재 공급망이 중국에 집중되어 있다는 점이 큰 문제로 지적받고 있습니다. 특히 미국 정부는 중국에서 제조된 흑연 음극재에 대한 보조금 지급 중단 정책을 발표했습니다. 이에 따라 대체 음극재의 필요성이 대두되고 있으며, 미국 및 유럽의 다양한 회사들이 자국 내 흑연 음극재 생산을 모색하고 있습니다. 이러한 정책 변화에 대응하기 위해 비중국산 원자재의 탐색이 활발히 진행되고 있으며, 호주, 미국 등지에 위치한 흑연 업체들이 대안으로 떠오르고 있습니다. 그러면서 네오니엄과 같은 새로운 소재를 연구하거나, 기존의 흑연 음극재를 혁신적으로 개선하는 연구가 진행되고 있습니다. 이러한 대체 연구들은 단순히 국가 간의 무역 정책을 뛰어넘어 글로벌 배터리 공급망의 안전성을 높일 수 있는 중요한 단계로 간주됩니다.

• 4-3. 전고체 전지와 나트륨 전지의 가능성

• 전고체 전지는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 안전성과 에너지 밀도를 크게 향상시키려는 혁신적인 배터리 기술입니다. 이러한 전고체 전지는 2차전지의 전반적인 안정성을 높여주고, 발화와 같은 위험 요소를 줄일 수 있는 특징이 있습니다. 이와 더불어 나트륨 전지는 리튬 자원 고갈 문제를 해결하기 위한 대안으로 주목받고 있으며, 비교적 풍부한 자원인 나트륨을 활용하여 충분한 전력 저장량을 제공할 수 있습니다. 특히, 나트륨 전지는 비용 측면에서 리튬 전지보다 경제적이기 때문에, 저렴한 가격으로 2차 전지를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 현재 나트륨 전지의 에너지 밀도는 리튬 전지에 비해 낮기 때문에 지속적인 연구개발이 필요하며, 실리콘과 흑연을 포함한 여러 음극재와의 조합으로 성능을 개선하려는 시도가 이뤄지고 있습니다.

5. 시장 향후 전망

• 5-1. EV 및 ESS 시장의 성장 가능성

• 전기차(EV) 시장은 지속적인 기술 발전과 소비자 수요 증가에 힘입어 향후 몇 년 간 더욱 큰 성장을 이룰 것으로 예상됩니다. 2024년 1분기 동안 EV의 수요가 꾸준히 증가하였고, 이는 리튬이온 이차전지(LIB) 수요를 더욱 촉진할 것입니다. 특히, 리튬이온 이차전지는 전기차 및 에너지 저장 시스템(ESS)에서 필수적인 에너지원으로 자리매김하고 있습니다. 전기차는 재생 가능 에너지의 저장과 활용에 필수적이며, ESS는 태양광 및 풍력과 같은 간헐적 에너지원의 통합에 기여할 것입니다. 따라서 EV와 ESS의 발전은 LIB 산업의 중추적인 성장 동력으로 작용하고 있습니다. 또한, 정부의 탄소 중립 정책과 환경 규제가 이러한 시장 성장을 더욱 가속화할 것으로 전망됩니다.

• 5-2. 4대 소재의 공급망 안정화 방안

• 리튬이온 이차전지의 주요 소재인 양극재, 음극재, 전해액, 분리막의 공급망 안정화가 향후 시장의 중요한 과제로 부각되고 있습니다. 공급망의 혼잡 및 원자재 비용 상승으로 인해 이러한 소재들의 가격이 급등하고 있습니다. 따라서 각 소재 업체들은 생산능력 확대와 공급망 다변화를 통해 이러한 리스크를 줄여야 합니다. 예를 들어, 양극재 제조업체들은 리튬, 코발트, 니켈 등의 원자재 조달을 다각화하여 가격 변동성을 완화할 수 있는 전략을 모색해야 합니다. 또한, 해외에서 수입하는 원자재에 대한 의존도를 낮추기 위해 현지화 전략 및 합작 투자를 통해 안정적인 공급망을 구축할 필요가 있습니다. 이러한 조치는 향후 리튬이온 이차전지의 가격을 안정적이고 예측 가능하게 만드는 데 기여할 것입니다.

• 5-3. 리튬이온 이차전지 기술 발전 방향

• 리튬이온 이차전지 기술은 지속적인 연구 개발을 통해 성능과 비용 측면에서 혁신을 거듭하고 있습니다. 특히, 고용량 음극재인 실리콘 음극재의 상용화가 연구자들 사이에서 큰 주목을 받고 있으며, 이는 기존 흑연 음극재보다 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있습니다. 이와 함께, 전고체 전지 및 나트륨 이온 전지와 같은 차세대 에너지 저장 기술의 발전이 기대되고 있습니다. 이러한 혁신은 전기차 및 ESS의 고속충전과 안전성을 높일 것으로 예상되며, 이는 시장의 경쟁력을 더욱 강화할 것입니다. 앞으로 기술 발전이 이루어질 경우, 리튬이온 이차전지가 차세대 에너지 저장 기술로 자리잡을 가능성이 높습니다. 또한, 연구개발에 대한 투자가 늘어남에 따라 소재의 효율성과 안정성을 향상시키기 위한 노력이 지속될 것입니다.

결론

• 2024년 리튬이온 이차전지 시장은 전기차와 에너지 저장 시스템의 수요 증가로 인해 지속적인 성장세를 이어갈 것으로 전망됩니다. 이와 함께 4대 주요 소재의 기술 혁신과 공급망 관리가 시장의 안정성을 높이는 데 기여할 것으로 예상됩니다. 특히, 실리콘 음극재와 같은 차세대 기술의 도입은 기업들이 라이벌들과의 경쟁에서 우위를 점할 수 있는 중요한 기회를 제공할 것입니다. 이러한 흐름 속에서, 기업들은 변화하는 시장 환경에 적응하기 위해 지속적인 기술 개발과 공급망 다변화 노력을 강화해야 하며, 이를 통해 향후 시장 경쟁에서 주도적인 위치를 차지할 수 있는 가능성을 높일 수 있습니다.

• 또한, 전 세계적으로 환경 문제와 관련된 규제가 강화되고 있는 가운데, 탄소 중립 정책을 반영한 재생 가능 에너지에 대한 수요도 급증하고 있습니다. 이는 LIB 시장을 더욱 성장시키는 원동력이 될 것입니다. 결국, 리튬이온 이차전지 기술의 지속적인 발전은 다양한 산업 분야에서의 에너지 요구를 충족시키는 데 핵심 역할을 할 것이며, 차세대 에너지 저장 기술로 자리매김할 가능성이 높습니다. 이러한 혁신과 변화는 시장에 새로운 기회를 제공하게 될 것이며, 이는 앞으로의 연구와 개발을 통해 가속화될 것입니다.

용어집

• 리튬이온 이차전지 (LIB) [기술]: 리튬이온이 전기에너지로 변환되는 과정을 통해 에너지를 저장하고 방출하는 장치로, 전기차와 에너지 저장 시스템에 주로 사용됨.

• 공급망 관리 (SCM) [비즈니스 개념]: 제품의 생산부터 소비에 이르는 전체 과정에서 자원과 정보를 효율적으로 관리하여 원가 절감과 서비스 향상을 도모하는 시스템.

• 고체 전해질 [기술]: 리튬이온 이차전지에서 액체 전해질 대신 사용하는 고체 형태의 전해질로, 배터리의 안전성과 에너지 밀도를 증가시키는 데 기여.

• 전기차 (EV) [응용 분야]: 전기 모터와 리튬이온 이차전지를 이용하여 동력을 얻는 자동차로, 환경 친화적 에너지 솔루션으로 주목받고 있음.

• 에너지 저장 시스템 (ESS) [응용 분야]: 전력을 저장하고 필요할 때 방출하는 시스템으로, 재생 가능 에너지 자원의 변동성을 관리하는 데 중요한 역할을 함.

• LFP (리튬 철 인산염) [소재]: 리튬이온 이차전지의 양극재로 사용되는 소재로, 안전성과 경제성 측면에서 주목받고 있음.

• NCM (니켈-코발트-망간) [소재]: 리튬이온 이차전지의 양극재로 사용되며, 에너지 밀도 및 전압 특성이 뛰어난 복합 금속 산화물.

• 고속 충전 기술 [기술]: 전기차 및 배터리의 충전 시간을 단축시키기 위한 기술로, 산업의 발전과 함께 중요성이 증가하고 있음.

• 차세대 전지 기술 [기술]: 전고체 전지, 나트륨 전지와 같은 혁신적인 배터리 기술로, 기존 리튬이온 전지의 한계를 극복하고 안정성을 높이는 데 기여.

출처 문서

• Report - What we do -SNE Researchhttps://www.sneresearch.com/kr/business/report_view/186/page/0
• <2023> LIB 4대부재 SCM 분석 및 시장 전망(-2030)http://www.giikorea.co.kr/report/sne1230332-scm-analysis-market-outlook-lib-4-major-materials.html
• Report - What we do -SNE Researchhttps://www.sneresearch.com/kr/business/report_view/182/page/0